JP7393618B2

JP7393618B2 - 多流路ロータリージョイント

Info

Publication number: JP7393618B2
Application number: JP2019089475A
Authority: JP
Inventors: 幸伸西納; 幹合坂本; 重和櫻井
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: JP2020186737A

Description

本発明は、複数の流路を通して固定側から回転側に液体を供給するロータリジョイントに関する。

液体を容器に充填する装置として、回転体の周囲に複数の充填ノズルを設け、回転しながら充填ノズルから容器に液体を充填する回転式充填装置が知られている。また、回転式充填装置としては、回転体の周囲に第１、第２の２系統の充填ノズルを交互に配置し、第１、第２充填液供給源からそれぞれに第１、第２給液管路を通して独立に製品液を供給可能としたものも知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の構成では、回転体の回転軸に沿って第２給液管路が設けられ、これを取り囲むように第１給液管路が同心的に配置される。第１、第２給液管路は、回転体と一体的に回転され、その下端は各充填ノズルへと分岐される。第２給液管路の上端は、第１給液管路の上端よりも上方に延出し、屈曲管が取り付けられた固定部に接続される。第２給液管路の上端は、液密かつ回転自在に固定部に連結され、ロータリジョイントを構成する。また、第１給液管路の上端は、第２給液管路の周囲を取り囲み、側方から直管状の管路が取り付けられた固定部に接続される。第１給液管路の上端は、液密かつ回転自在に固定部に連結され、ロータリジョイントを構成する。

特開２０１２－１５８３５８号公報

一方、充填装置では、通常定期的に給液管路の洗浄を行う必要がある。給液管路の洗浄では、洗浄対象となる給液管路に洗浄液を流通させ各管路の洗浄が行われる。しかし、例えば特許文献１の第１給液管路は、第２給液管路を取り囲むように設けられ、その上端においてロータリジョイントを構成する固定部には、軸側方から液が管路内へと供給される。そのため第１給液管路には、第２給液管路の周りを回り込む形で洗浄液が供給され、ロータリジョイント内において、供給口とは反対側の上方部分には、十分に洗浄液が行き渡らず、洗浄性に問題が発生し得る。

本発明は、複数の流路を備えるロータリージョイントの洗浄性を向上させることを課題としている。

本発明の第１の発明である多流路のロータリージョイントは、固定側のハウジングに回転体を回転自在に連結するロータリージョイントにおいて、前記回転体の内部には、液体を流通させる第１液通路が設けられ、前記ハウジングの内周面と前記回転体の外周面との間に前記第１液通路を囲繞するように形成された円環状の第２液通路が設けられ、前記第２液通路には、液体を導入する少なくとも２つの給液口が設けられ、前記給液口が前記回転体の軸心からオフセットされて形成され、前記給液口が前記第２液通路に向けて水平から上向に傾斜していることを特徴としている。

本発明の第２の発明である多流路のロータリージョイントは、第１の発明において、前記回転体の外周面の一部を上方に向けてテーパ形状として、前記液通路から導入される液体を上昇させるようにしたことを特徴としている。

本発明の第３の発明である多流路のロータリージョイントは、固定側のハウジングに回転体を回転自在に連結するロータリージョイントにおいて、前記回転体の内部には、液体を流通させる第１液通路が設けられ、前記ハウジングの内周面と前記回転体の外周面との間に前記第１液通路を囲繞するように形成された円環状の第２液通路が設けられ、前記第２液通路には、液体を側方から導入する２つの給液口が設けられ、前記給液口が前記回転体の軸心から各々反対側にオフセットされて１８０°で回転対称に形成されることを特徴としている。

本発明によれば、複数の流路を備えるロータリージョイントの洗浄性を向上させることができる。

本発明の一実施形態である多流路ロータリジョイントを備える回転式充填装置の縦断面図である。図１の多流路ロータリジョイントの拡大縦断面図である。ロータリジョイントの水平断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である多流路ロータリジョイントを備える回転式充填装置の縦断面図である。

本実施形態の回転式充填装置１０は、固定された基台部１２にベアリング１４を介して回転ホイール１６が回転自在に保持される。回転ホイール１６は、基台部１２に対して垂直軸Ｒ周りに回転可能な下部回転ホイール１６Ａと、下部回転ホイール１６Ａと回転方向に一体的に構成されるとともに、スプライン機構等を介して上下方向には昇降可能に構成される上部回転ホイール１６Ｂとを備える。上部回転ホイール１６Ｂの頂面の中央には、本実施形態の多流路ロータリジョイント２０が取り付けられる。

ロータリジョイント２０は、上部回転ホイール１６Ｂに取り付けられ、後述するように、上部回転ホイール１６Ｂとともに一体的に回転軸Ｒ周りに回転するジョイント回転部（回転体）４０と、ジョイント回転部４０の一部周囲を覆い、ジョイント回転部４０を回転自在にその内側に保持するジョイント固定部（ハウジング）４２とを備える。ジョイント固定部４２は、固定された状態で保持され、後述するように複数の液供給配管が接続される。

下部回転ホイール１６Ａの下端部には、外周に沿ってギア１７が設けられる。ギア１７は、基台部１２に設置された回転駆動用サーボモータ１８に取り付けられた駆動ギア１８Ａと係合し、回転駆動用サーボモータ１８の回転により、下部回転ホイール１６Ａ、上部回転ホイール１６Ｂ、およびロータリジョイント２０のジョイント回転部４０が一体的に垂直軸Ｒ周りに回転される。

上部回転ホイール１６Ｂは、上下一対の水平な下部回転板２２Ａと上部回転板２２Ｂを備える。下部回転板２２Ａには、その外周に沿って所定の間隔でボトル等の容器Ｃの首部を保持するネックグリッパ２４が配置され、上部回転板２２Ｂには、その外周に沿って、各ネックグリッパ２４に対応する位置に、所定の間隔で充填ノズル２６が配置される。また、上部回転ホイール１６Ｂは、上部回転ホイール昇降機構２８を用いて下部回転ホイール１６Ａに対して昇降可能であり、これにより、下部回転板２２Ａと上部回転板２２Ｂとが一体的に昇降可能である。

上部回転ホイール昇降機構２８は、例えば、上部回転ホイール１６Ｂに取り付けられた昇降用サーボモータ２８Ａと、ボールネジ機構２８Ｂとから構成される。すなわち、昇降用サーボモータ２８Ａによって回転するネジと、下部回転ホイール１６Ａに取り付けられたナットの係合により上部回転ホイール１６Ｂの高さが調整可能である。これにより、ネックグリッパ２４に保持される容器Ｃのサイズに合わせて、容器Ｃの底面の高さを基準位置に合わせることができる。

ネックグリッパ２４は、グリッパ開閉機構２４Ａを介して、下部回転板２２Ａに保持され、グリッパ開閉機構２４Ａは図示しない駆動機構により作動される。一方、充填ノズル２６は、エアシリンダ等を用いたノズル高さ調整機構２６Ａを介して上部回転板２２Ｂに支持される昇降板２２Ｃに取り付けられる。すなわち、充填ノズル２６の上部回転板２２Ｂに対する高さは、ノズル高さ調整機構２６Ａにより昇降板２２Ｃを昇降することにより一体的に調整可能である。ノズル高さ調整機構２６Ａによる充填ノズル２６の高さ調整は、容器Ｃの口部の高さ（長さ）に応じて調整され、これにより充填時の充填ノズル２６と容器Ｃの口部開口との間の間隙が所定距離に調整される。

また、各充填ノズル２６は、ノズル昇降機構２６Ｂを介して昇降板２２Ｃに取り付けられ、回転ホイール１６が一周する間に、容器Ｃへの液体の充填を行う。図１の右側には、充填位置まで充填ノズル２６が下降された状態が示され、左側には、充填ノズル２６がノズル洗浄位置まで上昇された状態が示される。

更に、本実施形態では、各充填ノズル２６に対応して洗浄カップ３０が設けられる。洗浄カップ３０は、揺動アーム３０Ａの先端に設けられ、揺動アーム３０Ａは、グリッパ開閉機構２４Ａに隣接して下部回転板２２Ａに揺動自在に取り付けられる。後述する洗浄作業を行う充填ノズル２６では、揺動アーム３０Ａは、図１の左側に示されるように洗浄カップ３０がノズル洗浄位置にある充填ノズル２６の直ぐ下の洗浄位置に移動され、充填ノズル２６から吐出される洗浄液は洗浄カップ３０により受け止められる。洗浄カップ３０に注がれた洗浄液は、排液管３０Ｂを通して排出される。

一方、充填作業を行う充填ノズル２６では、図１の右側に示されるように、揺動アーム３０Ａが水平面内で回動され、洗浄カップ３０が充填ノズル２６の真下から退避されたカップ退避位置にまで移動される。これにより、充填作業中に充填位置まで下降する充填ノズル２６が、洗浄カップ３０と干渉することが防止される。

各充填ノズル２６は、２系統のノズル給液管３２Ａ、３２Ｂの一方の一端が接続され、ノズル給液管３２Ａ、３２Ｂの他端は、各々上部回転ホイール１６Ｂの頂部に配置され、多流路ロータリジョイント２０がその頂面中央に取り付けられる多流路マニホールド３４に接続される。本実施形態の多流路マニホールド３４には、２系統の第１、第２マニホールド３４Ａ、３４Ｂが設けられる。

第１、第２マニホールド３４Ａ、３４Ｂは上下２段で構成される。第１マニホールド３４Ａは下段として構成され、回転軸Ｒを中心に放射状に配置される多数の分岐管３６Ａを備える。第２マニホールド３４Ｂは上段として構成され、第１マニホールド３４Ａの上に回転軸Ｒを中心に放射状に配置される多数の分岐管３６Ｂを備える。本実施形態の回転ホイール１６には、例えば偶数の充填ノズル２６が設けられ、充填ノズル２６は、１つ置きにノズル給液管３２Ａ、３２Ｂを介して第１マニホールド３４Ａ、第２マニホールド３４Ｂに接続される。なお、図１において、右側の充填ノズル２６はノズル給液管３２Ｂを介して第２マニホールド３４Ｂに接続されており、左側の充填ノズル２６はノズル給液管３２Ａを介して第２マニホールド３４Ａに接続されている。

次に図１、図２を参照して、本実施形態の多流路ロータリジョイント２０の構成について説明する。図２は、ロータリジョイント２０の拡大縦断面図である。

前述したようにロータリジョイント２０は、ジョイント回転部４０とこれを取り囲むジョイント固定部４２を備える。ジョイント回転部４０は、多流路マニホールド３４の頂部中央に取り付けられ、回転ホイール１６および多流路マニホールド３４とともに一体的に回転される。

ジョイント回転部４０は、垂直に延在する第１液通路３８を中央に備える中空の中央回転部４０Ａと、中央回転部４０Ａの下方部の周囲を円環状に取り囲み、中央回転部４０Ａとの間に液通路を形成する外殻回転部４０Ｂとを備える。一方、ジョイント固定部４２は、中央回転部４０Ａの上端部を覆い、第１液通路３８の上端部を構成する上部固定部４２Ａと、上部固定部４２Ａよりも下方、かつ外殻回転部４０Ｂよりも上方の中央回転部４０Ａの周囲、および外殻回転部４０Ｂの上方部の周囲を覆い、第２液通路４４を形成する下部固定部４２Ｂとを備える。中央回転部４０Ａおよび外殻回転部４０Ｂは、それぞれベアリングおよびシーリング部材を介して上部固定部４２Ａ内および下部固定部４２Ｂ内に回転自在かつ液密的に配置される。

また、中央回転部４０Ａの下端部は、外殻回転部４０Ｂの下端部よりも下方に突出し、多流路マニホールド３４内に嵌入されて下段の第１マニホールド３４Ａに接続される。すなわち、中央回転部４０Ａ内に形成されえる第１液通路３８は、第１マニホールド３４Ａに接続される。一方、外殻回転部４０Ｂの下端部は、多流路マニホールド３４の頂部に取り付けられる。これにより、中央回転部４０Ａの周囲に形成された第２液通路４４は、上段の第２マニホールド３４Ｂに接続される。

外殻回転部４０Ｂの上方において第２液通路４４を形成する下部固定部４２Ｂには、側方から複数の給液管４８が設けられ、本実施形態では、２本の給液管４８が設けられる。給液管４８は、各々第２液通路４４に連通し、各給液管４８からは、同種の液体が２方向から供給される。例えば、第２液通路４４に充填液を供給する場合には、全ての給液管４８から充填液が供給され、洗浄液を供給する場合には、全ての給液管４８から洗浄液が供給される。

次に、図２、図３を参照して、本実施形態における給液管４８と第２液通路４４との連結構造について説明する。なお、図３は、多流路ロータリジョイント２０の給液管４８が接続される高さでの模式的な水平断面図である。

図２に示されるように、給液管４８の各軸は第２液通路４４に向けて所定の角度で上方に傾けられている。また、給液管４８が第２液通路４４に連通する高さ周辺において、第２液通路４４の内周壁を構成する中央回転部４０Ａの外周面は、上方に行くに従って外径が細くなるようにテーパ状に形成され（テーパ部）、第２液通路４４の幅が拡大される。なお、第２液通路４４の外側の内周面は、通路全長に亘って略同じ内径を有する円筒面とされる。また、第２液通路４４に設けられたテーパ部は、給液管４８から所定高さだけ高い位置まで延出し、第２液通路４４の上端を形成する。

また、図３に示されるように、給液管４８の軸は、回転軸Ｒ（第２液通路４４の図心）から各々反対側に所定距離オフセットされる。すなわち、２本の給液管４８は、１８０°で回転対称に配置される。以上の構成により、給液管４８の給液口から第２液通路４４に吐出された液体は、それぞれ第２液通路４４の一方の外周に沿って（図示例では時計回りに回転しながら）上昇し、テーパ部の上端まで勢いよく流れる。給液管４８からテーパ部へと供給された液体は、その後第２液通路４４に沿って下方へと流通し、下端において放射状に拡散されて第２マニホールド３４Ｂの各分岐管に供給される。なお、第１流通路３８を流通する液体は、上方から下方へと流れ落ち、下端において放射状に拡散されて第１マニホールド３４Ａの各分岐管へと供給される。

以上のように、本実施形態では、２以上の給液管を、その軸を回転軸からオフセットして取り付けることで、それぞれの給液管から第２液通路に供給される液体が、一方の外周面に沿って勢いよく中央回転部の裏側にまで回り込めるので、給液管から洗浄液を供給して洗浄を行う際のロータリージョイントの洗浄性が向上する。

なお、本実施形態では、給液管を上方に傾けて配置したが、給液管を略水平とし、供給液の旋回流のみで第２液通路の供給部の洗浄を行う構成とすることもできる。

また、本実施形態のロータリージョイントでは、２系統を通して液体の供給が可能であったが、第２液通路４４の外側に同心的に更に液通路を設けることで３系統以上とすることもできる。

更に、本実施形態では、下部固定部４２Ｂに１８０°回転対称に２本の給液管４８が設けられたが、３本の給液管４８の軸を回転軸Ｒからオフセットした形で１２０°回転対称に配置してもよく、更に多くの給液管４８を設ける構成としてもよい。

１０回転式充填装置
２０多流路ロータリージョイント
３４多流路マニホールド
３８第１液通路
４０ジョイント回転部
４０Ａ中央回転部（回転体）
４０Ｂ外殻回転部
４２ジョイント固定部（ハウジング）
４２Ａ上部固定部
４２Ｂ下部固定部
４４第２液通路
４８給液管
Ｃ容器

Claims

固定側のハウジングに回転体を回転自在に連結するロータリージョイントにおいて、
前記回転体の内部には、液体を流通させる第１液通路が設けられ、前記ハウジングの内周面と前記回転体の外周面との間に前記第１液通路を囲繞するように形成された円環状の第２液通路が設けられ、
前記第２液通路には、液体を導入する少なくとも２つの給液口が設けられ、前記給液口が前記回転体の軸心からオフセットされて形成され、
前記給液口が前記第２液通路に向けて水平から上向に傾斜していることを特徴とする多流路のロータリージョイント。
前記回転体の外周面の一部を上方に向けてテーパ形状として、前記液通路から導入される液体を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多流路のロータリージョイント。
固定側のハウジングに回転体を回転自在に連結するロータリージョイントにおいて、
前記回転体の内部には、液体を流通させる第１液通路が設けられ、前記ハウジングの内周面と前記回転体の外周面との間に前記第１液通路を囲繞するように形成された円環状の第２液通路が設けられ、
前記第２液通路には、液体を側方から導入する２つの給液口が設けられ、前記給液口が前記回転体の軸心から各々反対側にオフセットされて１８０°で回転対称に形成されることを特徴とする多流路のロータリージョイント。