JPH0419085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、缶詰缶に内圧を与えるため、缶の巻
締直前に液体窒素等の液化不活性ガスを流下充填
する液化ガス流下装置における液化ガス流下制御
方法及びその装置に関する。

従来の技術 従来、柔軟材料で形成された缶の内圧を得るた
め、巻締直前に内容液が充填された缶のヘツドス
ペースに液体窒素等の液化不活性ガス（以下、単
に液化ガスという）を充填している。液化ガスの
充填量の相違によつて缶内圧が変化し、充填量が
少ないと内圧が不足して缶の強度が不足し、逆に
多いと過圧になつてしまうので、その充填量は巻
締条件等に応じて常に適正量にコントロールされ
ることが要求されている。

従来、缶への液化ガス充填は、高速の缶詰製造
ラインにおいては、液化ガス貯溜タンクよりコン
ベヤで連続的に搬送される缶に連続的に流下させ
ることにより行なつており、バルブ開度を変更し
て充填量を制御している。該充填量の制御方法と
して、ライン速度に追従してバルブ開度を制御す
ることが提案されている（例えば、特開昭58−
146797号公報、特開昭58−166196号公報）。

従来提案されている流下量制御装置は、ニード
ルバルブの弁棒を常にバルブ開口方向（上方向）
にスプリングにより付勢し、弁棒上端をピニオン
ラツク機構や電動シリンダで昇降駆動される駆動
棒により規制し、該駆動棒をライン速度に追従し
て変位させることにより、バルブの開口と同時に
その開度を制御している。ライン速度に対するバ
ルブ開度は、ライン速度と所定内圧を得るための
必要液体窒素流下量との関係を缶内圧をパラメー
タとして算出した変換テーブルを予めマイクロプ
ロセツサに入力しておき、ライン速度の検出値に
対応して前記変換テーブルに基づき演算すること
により得ている。そして、バルブから流下した液
化ガスは一旦焼結金属製受器に溜めて消勢して缶
内に流下充填している。それにより、缶内への液
化ガスの歩溜りを図つている。

しかしながら、この場合、バルブの開閉制御と
開度の制御を同一手段で行なつているため、特に
運転初期におけるバルブ開度の適正制御が困難で
ある。即ち、シーマーの運転開始時には通常空運
転を行なつてから缶の巻締を開始するので、高速
運転の場合は高速でいきなり流下位置に缶が搬送
されてくるから、バルブ開口動作と開口中のバル
ブ開度とライン速度から演算されたバルブ開度値
を比較しながらバルブ開度を設定しなければなら
ない。そのため、バルブ開度の制御が間に合わな
いで正確なバルブ開度が得られず、運転初期に内
圧不良缶が発生する虞れがある。また、上記従来
例では、高速用と低速用に設定された特定のライ
ン速度−バルブ開口量設定テーブルに基づいて流
下量を制御しているが、缶詰缶内に充填する液化
ガスの適正量は、内容物量や内容物充填条件等
種々の条件で相違するので、それらのすべての条
件の変化に対応して適正な充填量を得るには、特
定の変換テーブルのみでは困難であつた。さら
に、バルブから流下する液流を一旦多孔性受け器
で消勢することは、缶内への落下時の衝撃を緩和
して液化ガスの飛散を防止する効果はあるが、バ
ルブ開度を速度に追従して変化させても一旦多孔
性受け器で受けるので、流下量の応答性が遅くな
る欠点がある。

他方、流下バルブの開閉手段とバルブ開度制御
手段を独立して構成すると共に、缶詰の充填条件
や巻締条件等の様々な条件変化に対応してより綿
密に流下量の制御を行うために、ライン速度とバ
ルブ開度の変換テーブルを条件の変化に対応して
その傾きとオフセツト量を選定して、その条件に
合う最適の変換テーブルを得て、それに基づき流
下量を制御することによつて、上記の問題点を解
消するようにしたものも提案されている。（特公
昭61−50200号公報）。

発明が解決しようとする問題点 前記提案されている従来のものは、条件に応じ
て速度−開度変換テーブルを選択するのに、傾き
を決定するゲイン設定器とテーブルを平行移動さ
せるオフセツト設定器との２つで行なつている為
に、例えば、低速時の開度のみを変更した変換テ
ーブルを得たい場合、まずゲイン設定器で傾きを
変更して、２つの設定器を変更しなければならな
かつた。また、設定が正しいか確認するには、低
速運転、高速運転と切換えて開度を確認する必要
があつた。一方、ライン速度は、定速運転中であ
つても装置の構造上常に微細に変動しているの
で、速度に追従してバルブ開度を制御すると、バ
ルブ開度を常に微細に変化させなければならな
い。そのため、バルブ制御機構が常に高速作動
し、バルブ制御機構、特にバルブ開度検出手段に
ポテンシヨメータを採用した場合その抵抗線の寿
命が低下してしまう問題があつた。さらに、流下
バルブから流下する液化ガス流を直接缶内に流下
すると飛散が多くなり、それを解消するために流
下途中に多孔性受け器を設けるとライン速度に対
する応答性が悪るくなるという問題があつた。

本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであ
つて、条件の変化に対応して速度−開度変換テー
ブルの変更が容易にかつ確実にでき、また、測定
速度の微細な変化があつても缶内圧に影響を与え
ないでバルブ開度制御機構を保護し長寿命をはか
ることができ、そして流下バルブから流下する液
流をライン速度に対する応答性を阻害しないで歩
留り良く充填させて、ライン速度に追従して缶内
に液化ガスを正確に充填できる液化ガス流下制御
方法及びその装置を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明は、次のような構成を採用することによ
つて上記問題点を解決した。

第１の発明の液化ガス流下制御方法は、連続的
に搬送される巻締直前の缶詰に液化ガス貯溜タン
クから液化ガスを流下充填する液化ガス流下装置
における液化ガス流下制御方法であつて、高速域
におけるライン速度とバルブ開口量、及び低速域
におけるライン速度とバルブ開口量を、それぞれ
設定することによりライン速度−バルブ開度変換
テーブルを得て、該変換テーブルに基づいて、ラ
イン速度検出器で１缶毎に検出されるラインの瞬
間速度と、所定缶数の前記瞬間速度を平均した平
均速度との差が設定値よりも小さい範囲内では前
記平均速度でバルブ開度調節手段をバルブ開閉手
段と独立して制御し、設定値よりも大きくなると
１缶１缶に対応する前記瞬間速度で前記バルブ開
度調節手段を前記バルブ開閉手段と独立して制御
することを特徴とするものである。

特許請求の範囲第３項記載の第２の発明は、第
１の発明を実施するための液化ガス流下制御装置
であつて、バルブ開度検出器と、ライン速度検出
器と、ライン速度に対するバルブ開度の変換テー
ブルを設定するための高速用と低速用の一対から
なる速度設定器及び開度設定器と、１缶１缶に対
応してバルブ開度調節手段を制御する瞬間値制御
を行うための、ライン速度検出器で１缶毎に検出
されるラインの瞬間速度と所定缶数の前記瞬間速
度を平均した平均ライン速度の差を設定する瞬間
値制御設定器と、前記瞬間速度と前記平均速度と
の差が前記瞬間値制御設定器で設定した設定値よ
りも小さい範囲内では前記平均速度でバルブ開度
調節手段をバルブ開閉手段と独立して制御する平
均値制御に使用する平均数を設定するための平均
数設定器と、バルブ開度を調節するバルブ開度調
節手段と、バルブを開閉するバルブ開閉手段と、
前記各設定器の設定値とライン速度検出器からの
ライン速度検出値によりバルブ開度を演算する手
段と、該演算値とバルブ開度検出器からの検出値
とを比較してバルブ開度調節手段に信号を送出す
る手段とからなることを特徴とするものである。

そして、前記バルブ下方に缶詰移送方向に傾斜
加工したノズル孔が形成された方向変換ノズルを
設けると、流下する液化ガスの飛散が防止されて
望ましい。

作 用 速度−開度変換テーブルを所望の変換テーブル
に設定するには、第４図ロに示すように高速域に
おける速度とその時の開度、及び低速域における
速度とその時の開度をそれぞれ設定すれば、速度
−開度変換グラフが求まり、所望の速度−開度変
換テーブルが作成される。また、例えば、低速時
の開度のみを変更するには、低速開度設定器の設
定値を変えるのみで、所望の変換テーブルを簡単
に求めることができる。このように設定された変
換テーブルに基づき、ライン速度に追従してバル
ブ開度を制御する。バルブ開度調節手段は、ライ
ン速度検出値からバルブ開度が演算され、それに
よりバルブ開閉手段と独立して制御される。従つ
て、運転始めに於いて、運転開始と同時にバルブ
開度調節手段がライン速度に追従して制御され、
次いで缶検出センサが缶を検出するとバルブ開閉
手段が作動し、バルブを開く。その時はバルブ開
度調節手段は速度に応じて所定位置に調節されて
いるので、運転開始から適正なバルブ開度が得ら
れる。上記ライン速度に追従してバルブ開度を制
御する際、ライン速度検出器で測定される瞬間速
度（１缶毎の測定速度）が平均数設定器で設定さ
れた所定缶数の平均速度とを比較し、その差が設
定値を越えている場合は瞬間値制御に移行し、１
缶毎の測定速度に応じてバルブ開度を調節する。
また、その差が設定値を越えていない場合は、平
均値制御に移行し、平均速度に応じてバルブ開度
を調節する。そして、流下バルブから流下した液
化ガス流は、方向変換ノズルにより、缶移送方向
の速度成分が付与されることによつて、缶内容液
面到達時の衝撃が緩和され、缶外への飛散が防止
され、バルブの開口量に比例した液化ガス量が充
填される。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

第１図は本発明が適用される液化ガス流下装置
の一例を示している。図中、１は液化ガス貯溜タ
ンク本体であり、該タンク内に図示しないボンベ
より液化ガスを導入して貯溜し、底部に設けたバ
ルブ装置２より液化ガスを流下して、下方をコン
ベヤ３により連続的に移送される缶Ｃに液化ガス
を流下充填する。バルブ装置２は、バルブシート
４と、該バルブシートのバルブ孔５のテーパー部
に嵌合してバルブの開閉及び開度調節を行なうニ
ードル６とを有している。ニードル６の上端は、
バルブ開閉手段であるソレノイド８のプランジヤ
ー７に連結され、ソレノイド８の作動によりプラ
ンジヤー７が吸引されてバルブが開口する。そし
て、ソレノイド８のプランジヤーストローク中に
は、該プランジヤー７のストロークを規制するバ
ルブ開度制御棒９が位置している。該開度制御棒
９は、パルスモータ１０によつてその位置を制御
され、ライン速度に追従してバルブ開度を制御す
る。該バルブ開度制御棒９の移動量は、バルブ開
度検出器であるポテンシヨメータ２２によつて常
時検出される。

また、図中１１は、液化ガス流下バルブから流
下する液化ガス流を傾斜案内する為の方向変換ノ
ズルである。該方向変換ノズル１１には、缶Ｃの
移送方向に傾斜したノズル孔１２を有し、流下バ
ルブから流下した液化ガス流は該ノズル孔１２を
流下することによつて、缶移送方向の速度成分が
付与され、缶Ｃの液面到達時の衝撃が緩和され、
液化ガスの缶外への飛散を防止する。前記ノズル
孔１２の形状は、Ｖ形又は◇穴形状に形成して、
流下量に対して充分大きく、かつ流下液を拡散さ
せることなく１本の筋状に集束させると共に、下
向傾斜面に依る均し効果を得ることが出来るよう
にした。又、ヒーター１３はノズル孔１２での氷
の発生による流下乱れを防止する目的で取付けら
れている。

第２図は、上記液化ガス流下装置を適用した液
化ガス充填ラインの配置図を示す。

図中、１４は缶に内容液を充填するフイラー、
１５は液化ガス流下装置、１７はシーマ、１９は
速度検出器を構成する速度検出センサ、２０は缶
検出ンサである。缶はフイラー１４で内溶液が充
填され、コンベヤでシーマ１７に搬送される途中
で液化ガス流下装置１５の下方を通過することに
よつて、該液化ガス流下装置１５から流下してい
る液化ガスがそのヘツドスペースに充填され、缶
蓋供給ターレツト１６によつてその開講部に缶蓋
が供給され、シーマ１７によつて缶蓋の巻締が行
われる。途中、フイラーの出口部に配置された缶
検出センサ２０で、缶が検出され、速度検出セン
サ１９でライン速度が検出され、後述するように
制御信号として中央演算制御部に送られる。

次に、上記液化ガス流下装置の制御方法につい
て説明する。

第３図は制御装置のブロツク線図を示してい
る。該制御装置は、検出部、条件設定部、中央演
算制御部、及び制御出力部からなり、中央演算制
御部CPUにラインスピード−バルブ開口量変換
データ、及び制御プログラムが記憶されている。

検出部は、速度変換器、シーマ停止検出部、缶
検出センサ２０、及びバルブ開度検出器とから構
成され、CPUの入力ポートに接続されている。
速度変換器は、缶蓋供給ターレツト１６の駆動軸
に設けられた速度検出カム１８のカム山を速度検
出センサ１９で検出し、該検出信号をライン速度
に変換する。シーマー停止検出部は、前記速度検
出センサ１９から所定時間検出信号が発せられな
いことにより、シーマーの停止を検出する。な
お、前記速度検出カム１８は、必ずしも缶蓋供給
ターレツト１６の駆動軸に設ける必要はなく、他
の駆動軸に設けても良い。また、シーマー停止信
号は、速度検出センサーの出力に依らないで、シ
ーマーの制御盤よりシーマーの運転信号を導入し
ても良い。

条件設定部は、高速用の速度設定器及び開度設
定器と、低速用の速度設定器及び開度設定器と、
うねり吸収設定器とからなるテーブル作成データ
設定用と、瞬間値制御設定器と平均数設定器とか
らなる制御パラメータ設定用とからなり、CPU
の入力ポートに接続されている。ライン速度は、
定速運転しても、シーマの負荷変動等によつて常
時微細に変動すると共に、長周期の変動（うね
り）もある。さらに、速度検出カムのカム山等の
構造上の誤差によつても測定値は常に変動してい
る。この微細な速度変動にも正確に追従してバル
ブ開度を制御するとバルブ開度が常時変動し、開
度検出器のポテンシヨメータや開度調節手段の寿
命が低下してしまう。しかしながら、本発明者の
実験によれば、一定範囲の測定速度変動ならば正
確にバルブ開度を追従させてなくても、実用上支
障がないことが判つた。本実施例では、この点に
着目して、一定範囲の速度変動に対してはバルブ
開度を一定にして、バルブ開度検出器やバルブ開
度設定手段の保護を図るようにした。上記、瞬間
値制御設定器及び平均数設定器は、そのための制
御パラメータを設定するためのものである。カム
山の誤差はカム１周の山数の整数倍で平均を取れ
ばカム誤差は吸収できるので、該平均値速度で制
御を行なえば良いが、常に平均値制御を行なう
と、シーマの変速時の追従性に欠ける。そこで平
均速度と瞬間速度との差がある一定値を越えると
きには、バルブ開度は１缶１缶に対し変更するよ
うにした。上記瞬間値制御設定器は、瞬間値制御
に移行する際の変動幅の限界値を設定するための
ものである。また、平均数設定器は平均値制御に
使用する平均数を設定するものである。さらに、
うねり吸収設定器は、速度開度変換テーブルの高
速域の一定部分の開度を一定にしてシーマ速度の
うねりを吸収するために、その範囲を設定する為
のものである（第５図参照）。

制御出力部は、開度変更用パルスモータ１０と
開度表示器とからなり、CPUの出力ポートに接
続されている。

以上のように構成された制御装置で液化ガス流
下の制御は次のようにして行われる。

まず、ライン速度が、1200cpmのように高速の
場合は、高速用の速度設定器で所定のライン速度
を設定し、該速度におけるバルブ開度量を充填条
件等を考慮して開度設定器で設定する。また、該
速度域でのうねり吸収幅をうねり吸収設定器によ
り設定してCPUに入力する。CPUでは、これら
の入力に基づき速度−バルブ変換テーブルが作成
される。ライン速度が600cpmのように低速域の
場合は、低速用の速度設定器及び開度設定器でテ
ーブル作成データを入力する。

次に、制御パラメータとして、瞬間値制御設定
器に瞬間値制御に移行する平均速度と瞬間速度と
の差を設定すると共に、平均数設定器に平均値制
御に使用する平均数を設定してCPUに入力する。

このようにして、条件設定部を設置し、プログ
ラムが開始されると、速度検出センサ１９がカム
山を検出する毎にパルスを発し、該パルス幅を速
度変換器で発する短かいパルスでカウントするこ
とによつてライン速度に変換しCPUに読み込ま
れる。その際、速度検出センサ１９が所定時間パ
ルスを発しないとシーマ停止検出部からシーマ停
止信号が入力され、バルブは閉じられる。従つ
て、シーマがジヤミングをおこし、缶有り状態で
停止したときは、瞬時に液化ガスの流下が停止さ
れるので、液化ガスの無駄と不良缶の発生が防止
される。なお、シーマ停止信号は、シーマの制御
盤から直接入力されるようにしても良い。

速度検出信号を読み込むことによりライン速度
−バルブ開度変換テーブルに基づきバルブ開度が
演算され、バルブ開度検出器からの信号と比較し
て制御信号を開度変更用パルスモータ１０に出力
し、バルブ開度を設定し、缶検出センサー２０か
ら缶有信号があるとバルブを開く。このようにバ
ルブ開閉手段とバルブ開度調節手段を独立して設
け、バルブ開度を独立して制御するので、運転初
期においても正確なバルブ開度が得られる。

以上の制御の流れを第６図のフローチヤートに
示した。

以上のように、速度に追従してバルブ開度が制
御され、液化ガスはバルブから流下する。バルブ
から流下した液化ガスは、方向変換ノズル１１に
より缶移送方向の速度成分が付与され、下方を移
送中の缶内に流下充填される。液化ガス流に缶移
送方向の速度成分を付与することによつて、缶内
容物液面到達時の衝撃が緩和され、従来例のよう
に途中で多孔質の受器を設けなくても十分に飛散
防止を図ることができる。そして、途中で受け器
を設けてないので、バルブ開度の変更が直接缶内
充填量の変更となり、バルブ開度変更時の高速追
従性が可能となる。

効 果 以上のように、本発明では、速度設定器と開度
設定器を高速用と低速用の２組設けられているの
で、他の対になつている設定器とは独立に対象と
なる速度に関する設定値のみ変更することが可能
となり、条件の変化に対応して速度−開度変換テ
ーブルの変更が容易にかつ確実にできる。また、
バルブ開度調節手段とバルブ開閉手段とを独立し
て設け、バルブ開度を独立して制御するので、流
下開始及び流下停止時の高速応答性が図られる。
また、平均値制御と瞬間値制御でバルブ開度を制
御し、検知速度の恒常的な微小変動を回避し、液
化ガスを正確に充填しながらバルブ開度を保護し
て、従来よりも飛躍的に長寿命を図ることができ
る。さらに、流下液化ガス流は、缶移送方向の速
度成分が付与されることによつて、缶内容液面到
達時の衝撃が緩和されて飛散量が減少し、缶内へ
の歩留が向上すると共に、途中で消勢の為の受け
器を設けていないので、バルブ開度変更時の高速
追従性を従来より飛躍的に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液化ガス流下装置の実施
例の正面断面図、第２図は液化ガス充填ラインの
配置図、第３図は本発明に係る制御装置のブロツ
ク線図、第４図はイ，ロは本発明の速度−開度変
換グラフの設定法を示す説明図、第５図は本発明
におけるうねり吸収設定例を示す速度−開度変換
グラフ、第６図は本発明の実施例のフローチヤー
トである。 １：液化ガス貯溜タンク本体、２：バルブ装
置、３：移送コンベヤ、４：バルブシート、６：
ニードル、８：ソレノイド、９：バルブ開度制御
棒、１０：パルスモータ、１１：方向変換ノズ
ル、１４：フイラー、１５：液化ガス流下装置、
１６：缶蓋供給ターレツト、１７：シーマー、１
８：速度検出カム、１９：速度検出センサ、２
０：缶検出センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続的に搬送される巻締直前の缶詰に液化ガ
   ス貯溜タンクからバルブを介して液化ガスを流下
   充填する液化ガス流下装置における液化ガス流下
   制御方法であつて、高速域におけるライン速度と
   バルブ開口量、及び低速域におけるライン速度と
   バルブ開口量を、それぞれ設定することによりラ
   イン速度−バルブ開度変換テーブルを得て、該変
   換テーブルに基づいて、ライン速度検出器で１缶
   毎に検出されるラインの瞬間速度と、所定缶数の
   前記瞬間速度を平均した平均速度との差が設定値
   よりも小さい範囲内では前記平均速度でバルブ開
   度調節手段をバルブ開閉手段と独立して制御し、
   設定値よりも大きくなると１缶１缶に対応する前
   記瞬間速度で前記バルブ開度調節手段を前記バル
   ブ開閉手段と独立して制御することを特徴とする
   液化ガス流下制御方法。 ２ 前記バルブから流下する液化ガス流に、缶詰
   移送方向の成分を付与して缶内に流下させること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液化ガ
   ス流下制御方法。 ３ 液化ガス貯溜タンク、該タンク内の液化ガス
   を巻締直前の缶詰缶中に流下する開度変更可能な
   バルブからなる液化ガス流下装置の液化ガス流下
   制御装置であつて、バルブ開度検出器と、ライン
   速度検出器と、ライン速度に対するバルブ開度の
   変換テーブルを設定するための高速用と低速用の
   一対からなる速度設定器及び開度設定器と、１缶
   １缶に対応してバルブ開度調節手段を制御する瞬
   間値制御を行うための、ライン速度検出器で１缶
   毎に検出されるラインの瞬間速度と所定缶数の前
   記瞬間速度を平均した平均ライン速度の差を設定
   する瞬間値制御設定器と、前記瞬間速度と前記平
   均速度との差が前記瞬間値制御設定器で設定した
   設定値よりも小さい範囲内では前記平均速度でバ
   ルブ開度調節手段をバルブ開閉手段と独立して制
   御する平均値制御に使用する平均数を設定するた
   めの平均数設定器と、バルブ開度を調節するバル
   ブ開度調節手段と、バルブを開閉するバルブ開閉
   手段と、前記各設定器の設定値とライン速度検出
   器からのライン速度検出値によりバルブ開度を演
   算する手段と、該演算値とバルブ開度検出器から
   の検出値とを比較してバルブ開度調節手段に信号
   を送出する手段とからなることを特徴とする液化
   ガス流下制御装置。 ４ 前記バルブ下方に缶詰移送方向に傾斜加工し
   たノズル孔が形成された方向変換ノズルを設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の液
   化ガス流下制御装置。