JP7342535B2 - 充填装置および充填方法 - Google Patents
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Description
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替えて前記材料の充填を停止させる吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記時間tを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、を有する充填装置が提供される。
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替える吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記材料の充填面の高さが所定の高さhに達しているかを検知する高さ検知部と、
前記高さ検知部の検知結果に応じて前記吐出状態と前記非吐出状態とを切り替え、且つ、前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記高さhを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、を有する充填装置が提供される。
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替えて前記材料の充填を停止させる吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記材料の充填面の高さが所定の高さhに達しているかを検知する高さ検知部と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記時間tまたは前記高さhを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、
前記材料の充填を、前記時間tで制御するか、前記高さhで制御するかを切り替える切替部と、を有する充填装置が提供される。
材料を貯留する加圧タンク内を圧力Pに加圧する加圧工程と、
前記加圧タンクから前記材料を吐出して容器内に充填する充填工程と、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の充填を停止する充填停止工程と、
前記材料の吐出速度を算出する吐出速度算出工程と、
前記吐出速度が所定の範囲内かどうかを判断する吐出速度判断工程と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合、次回充填時の前記材料の充填重量が目標値に近づくように前記時間tを調整する時間調整工程と、
前記吐出速度が所定の範囲外の場合、前記加圧タンク内の前記圧力Pを調整する圧力調整工程と、を有する充填方法が提供される。
まず、発明者が得た知見について説明する。
次に、本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
(1)充填装置10の構成
まず、本実施形態の充填装置10の構成について説明する。
次に、本実施形態の充填装置10を用いたペースト20の充填方法について説明する。
まず、初期条件設定工程S101では、目標吐出速度V0と、目標充填重量m0とを決定する。目標吐出速度V0は、加圧タンク11から吐出するペースト20の目標とする吐出速度であり、ペースト20の品種によって決定することが好ましい。すなわち、目標吐出速度V0は、ペースト20の粘度等の特性を考慮して、充填不良が発生し難い速度で、且つ、できるだけ速いことが好ましい。これにより、生産性を向上させつつ、安定的にペースト20を充填することができる。目標充填重量m0は、容器21に充填するペースト20の目標とする重量であり、充填後のペースト20の用途や容器21の容積を考慮して任意に決定する。決定した目標吐出速度V0と、目標充填重量m0とは、任意の入力手段を用いて、例えば、制御部18に入力する。制御部18は、入力された情報から、初回充填時の充填停止時間tを、以下の式(1)により算出する。
加圧工程S102では、加圧タンク11内を初期条件設定工程S101にて算出した圧力Pに加圧する。加圧タンク11内には、既に充分な量のペースト20が貯留されているものとする。加圧タンク11内のペースト20は気泡を含んでいる可能性があるので、加圧タンク11内を圧力Pに加圧する前に、ペースト20の脱泡処理を行うことが好ましい。ペースト20の脱泡処理は、例えば、遠心脱泡によって行うことができる。
まず、充填準備工程S103では、容器21をノズル14に対応する位置に設置する。容器21は、センサ部15の信号光が透過するように、例えば、透明容器であることが好ましい。次に、ノズル14およびセンサ部15を、容器21の底部近傍まで移動する。ノズル14およびセンサ部15の位置は、ペースト20の性質に応じて任意に設定する。これにより、ノズル14の先端と充填面との高さをほぼ一致させた状態で、ペースト20の充填を開始することができる。
充填工程S104では、加圧タンク11からペースト20を吐出し、容器21内にペースト20を充填する。まず、制御部18が吐出切替機構13に信号を送信し、吐出状態に切り替える。ペースト20の充填が開始したら、制御部18は移動機構16に信号を送信し、ノズル14およびセンサ部15を上方に移動する。さらに制御部18は、ノズル14と充填面との位置関係を保つように、ノズル14およびセンサ部15の移動速度を制御する。これにより、ノズル14の先端と充填面との高さをほぼ一致させた状態で、安定的にペースト20を充填することが可能となる。
SH=Sn×(1+SK) ・・・(6)
充填停止工程S105では、ペースト20の充填時間が充填停止時間tに達した際に、ペースト20の充填を停止する。制御部18は、吐出切替機構13に信号を送信し、非吐出状態に切り替える。また、制御部18は、移動機構16に信号を送信し、ノズル14およびセンサ部15の移動を停止する。その後、ノズル14およびセンサ部15を、容器21の搬出を妨げない程度に上昇させ、充填済の容器21を搬出する。
充填終了判断工程S106では、ペースト20の充填を終了するかどうかを判断する。充填を終了する場合、以下の工程は行わない。続けて別の容器21に充填を行う場合、次の吐出速度算出工程S107に進む。
吐出速度算出工程S107では、n回目の充填における、ペースト20の吐出速度Vnを算出する。吐出速度測定部17は、実際に容器21内に充填されたペースト20の充填重量mを測定し、以下の式(7)により吐出速度Vnを算出する。これにより、吐出速度Vnの変動を察知することができ、適切なタイミングで吐出速度を制御することが可能となる。吐出速度測定部17は、算出した吐出速度Vnを、例えば、制御部18に送信する。なお、充填中の吐出速度の変動や、制御部18が充填停止の信号を送信してから実際に充填が停止するまでのタイムラグ等により、充填重量mと目標充填重量m0との間には、通常若干の誤差が生じる。
吐出速度判断工程S108では、制御部18は、吐出速度算出工程S107で算出した吐出速度Vnが所定の範囲内かどうかを判断する。具体的には、例えば、吐出速度Vnが下記の式(8)の範囲内かどうかを判断する。なお、式(8)のV0は、初期条件設定工程S101で決定した目標吐出速度V0である。また、VKは、吐出速度Vnが目標吐出速度V0からどれだけの変動を許容するかの割合である。
これに対し、割合VKを0.05以上とすることで、圧力Pの調整回数を少なくし、安定的に充填することが可能となる。一方、割合VKが0.2を超えると、例えば、吐出速度Vnが目標吐出速度V0をかなり下回る場合でも、圧力Pの調整を行わない可能性がある。この場合、1回の充填にかかる時間が長くなるので、生産性が低下する可能性がある。これに対し、割合VKを0.2以下とすることで、吐出速度Vnが目標吐出速度V0から大きく外れることがないように制御することができ、生産性を向上させることができる。
時間調整工程S109では、吐出速度Vnが式(8)の範囲内の場合、次回充填時のペースト20の充填重量mが目標充填重量m0に近づくように、充填停止時間tを調整する。具体的には、例えば、制御部18は、次回充填時の充填停止時間tを以下の式(9)により算出する。充填停止時間tを調整することで、吐出速度Vnが安定している場合、高い精度で一定量の充填を行うことができる。
圧力調整工程S110では、吐出速度Vnが式(8)の範囲外の場合、吐出速度Vnが目標吐出速度V0に近づくように、加圧タンク11内の圧力Pを調整する。具体的には、例えば、制御部18は、式(3)より導かれる以下の式(10)により、新たな圧力Pを算出する。なお、式(10)のP0は、圧力調整工程S110前の加圧タンク11内の圧力である。制御部18はレギュレータ12に信号を送信し、加圧タンク11内の圧力Pを算出した値に調整する。圧力Pを調整することで、次回充填時の吐出速度Vnを目標吐出速度V0に近づけることができる。したがって、ペースト20を安定的に、且つ、効率的に充填することが可能となる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
続いて、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。第1実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
続いて、本発明の第3実施形態について、第1実施形態および第2実施形態と異なる点を中心に説明する。第1実施形態および第2実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
本発明の一態様によれば、
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替えて前記材料の充填を停止させる吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記時間tを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、を有する充填装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替える吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記材料の充填面の高さが所定の高さhに達しているかを検知する高さ検知部と、
前記高さ検知部の検知結果に応じて前記吐出状態と前記非吐出状態とを切り替え、且つ、前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記高さhを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、を有する充填装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替えて前記材料の充填を停止させる吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記材料の充填面の高さが所定の高さhに達しているかを検知する高さ検知部と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合には前記時間tまたは前記高さhを調整し、前記吐出速度が所定の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、
前記材料の充填を、前記時間tで制御するか、前記高さhで制御するかを切り替える切替部と、を有する充填装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
材料を貯留する加圧タンク内を圧力Pに加圧する加圧工程と、
前記加圧タンクから前記材料を吐出して容器内に充填する充填工程と、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の充填を停止する充填停止工程と、
前記材料の吐出速度を算出する吐出速度算出工程と、
前記吐出速度が所定の範囲内かどうかを判断する吐出速度判断工程と、
前記吐出速度が所定の範囲内の場合、次回充填時の前記材料の充填重量が目標値に近づくように前記時間tを調整する時間調整工程と、
前記吐出速度が所定の範囲外の場合、前記加圧タンク内の前記圧力Pを調整する圧力調整工程と、を有する充填方法が提供される。
11 加圧タンク
12 レギュレータ
13 吐出切替機構
14 ノズル
15 センサ部
16 移動機構
17 吐出速度測定部
18 制御部
20 ペースト
21 容器
22 ピストン
40 充填装置
41 高さ検知部
50 充填装置
51 切替部
S101 初期条件設定工程
S102 加圧工程
S103 充填準備工程
S104 充填工程
S105 充填停止工程
S106 充填終了判断工程
S107 吐出速度算出工程
S108 吐出速度判断工程
S109 時間調整工程
S110 圧力調整工程
S201 初期条件設定工程
S205 充填停止工程
S209 時間調整工程
S210 圧力調整工程
Claims (6)
- 材料を貯留し、容器内に前記材料を吐出して充填する加圧タンクと、
前記加圧タンク内の圧力Pを制御するレギュレータと、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の吐出状態と非吐出状態とを切り替えて前記材料の充填を停止させる吐出切替機構と、
前記材料の吐出速度を測定する吐出速度測定部と、
前記吐出速度測定部が測定した吐出速度をVn、目標吐出速度をV0、VnがV0からどれだけの変動を許容するかの割合をVKとしたとき、前記吐出速度Vnが下記式(1)の範囲内の場合には前記時間tを調整し、前記吐出速度Vnが下記式(1)の範囲外の場合には前記圧力Pを調整する制御部と、を有し、
前記制御部は、前回の充填時に、前記圧力Pを調整した場合には、前記割合VKを小さくし、前記圧力Pを調整しなかった場合には、前記割合VKを大きくする充填装置。
V0×(1-VK)≦Vn≦V0×(1+VK) ・・・(1) - 前記割合VKは、0.05以上0.2以下である、請求項1に記載の充填装置。
- 前記材料の充填面の高さが所定の高さhに達しているかを検知する高さ検知部をさらに有する、請求項1または請求項2に記載の充填装置。
- 前記材料の充填を、前記時間tで制御するか、前記高さhで制御するかを切り替える切替部をさらに有する、請求項3に記載の充填装置。
- 材料を貯留する加圧タンク内を圧力Pに加圧する加圧工程と、
前記加圧タンクから前記材料を吐出して容器内に充填する充填工程と、
前記材料の充填時間が所定の時間tに達した際に、前記材料の充填を停止する充填停止工程と、
前記材料の吐出速度を算出する吐出速度算出工程と、
前記吐出速度算出工程で算出した吐出速度をVn、目標吐出速度をV0、VnがV0からどれだけの変動を許容するかの割合をVKとしたとき、前記吐出速度Vnが下記式(1)の範囲内かどうかを判断する吐出速度判断工程と、
前記吐出速度Vnが下記式(1)の範囲内の場合、次回充填時の前記材料の充填重量が目標値に近づくように前記時間tを調整する時間調整工程と、
前記吐出速度Vnが下記式(1)の範囲外の場合、前記加圧タンク内の前記圧力Pを調整する圧力調整工程と、を有し、
前記吐出速度判断工程では、前回の充填時に、前記圧力Pを調整した場合には、前記割合VKを小さくし、前記圧力Pを調整しなかった場合には、前記割合VKを大きくする充填方法。
V0×(1-VK)≦Vn≦V0×(1+VK) ・・・(1) - 前記割合VKは、0.05以上0.2以下である、請求項5に記載の充填方法。
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