JPH04239495A - 液体充填装置 - Google Patents

液体充填装置

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JPH04239495A
JPH04239495A JP41729390A JP41729390A JPH04239495A JP H04239495 A JPH04239495 A JP H04239495A JP 41729390 A JP41729390 A JP 41729390A JP 41729390 A JP41729390 A JP 41729390A JP H04239495 A JPH04239495 A JP H04239495A
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filling
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liquid
filling nozzle
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Tadashi Osugi
大杉 忠司
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紙製の筒状容器の内部
に液体内容物、例えば酒、ジュース、牛乳などを注入す
るための液体充填装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記の液体充填装置は、いわゆる充填包
装装置を構成する一つの機器として用いられるものであ
る。ここにいう充填包装装置は、一般に、次のような各
処理工程、すなわち、両端が開放状態の筒状材料、いわ
ゆるスリーブ材のいずれか一端を折り畳み、さらに該部
を封止して容器底部を形成する容器底部形成工程と、底
部を有するに至った容器、すなわち底部付容器の頂部開
口を仮折りする容器頂部仮折り工程と、底部付容器に液
体内容物を注入する液体充填工程と、内容物が注入され
た容器の頂部を加熱して該部に粘着性を付与する容器頂
部加熱工程と、そして粘着性を有するに至った容器頂部
に圧力をかけて容器頂部を封止する容器頂部封止工程と
を有している。
【0003】本発明に係る液体充填装置は、上記一連の
工程のうちの液体充填工程を行うための装置である。こ
の液体充填装置は、一般に、液体内容物が収容された液
体タンクに連通するように配設された充填シリンダ装置
及び充填ノズルを有している。この充填シリンダ装置は
、筒状の充填シリンダと、その充填シリンダ内を摺動す
る充填ピストンとを有しており、充填ピストンの吸入行
程移動により、液体タンク内の内容物を一定量だけその
充填シリンダ内に吸入し、さらに充填ピストンの吐出行
程移動により、その吸入した一定量の内容物を充填ノズ
ルを介して外部へ吐出する。吐出された一定量の内容物
は、充填ノズルの下に置かれた底部付容器の内部へ注入
される。充填ピストンの吸入・吐出行程間の往復移動は
繰り返して行われ、一方、充填ノズルの下には底部付容
器が間欠的に連続して搬送されてくる。従って、上述し
た容器への内容物の注入作業は、連続して自動的に行わ
れる。
【0004】このような液体充填装置において、容器を
自動的に搬送するためには、搬送される容器とその上方
に配設される充填ノズルとが互いにぶつからないように
するために、両者の間に適宜の空間が設けられる必要が
ある。ところが、そのような空間を設けておくと、充填
ノズルの内容物吐出端(通常は充填ノズル下端)と容器
底面との間の距離が長くなり過ぎ、充填ノズルから吐出
されて容器の内部へ注入された内容物が、勢いよく容器
底面又は容器内の内容物液面にぶつかり、その結果、注
入された内容物が容器内部で跳ね上がる。このような内
容物の跳ね上がりが発生すると、跳ね上がった内容物に
よって容器内面が汚れたり、それが容器の外へ跳ね出し
て周囲を汚したりするという問題が生じていた。
【0005】このような問題を解消するため、従来より
、充填ノズルから内容物を吐出してその内容物を容器内
へ注入する際、充填ノズルからの内容物の吐出が開始さ
れるのに先立って、一旦、充填ノズルが配設された方向
(通常は上方向)へ容器を持ち上げ、充填ノズルからの
内容物の吐出が開始された後、それに伴って容器を元の
通常搬送高さまで徐々に下降させるという動作がしばし
ば実行されている。これは、充填ノズルから吐出された
内容物が容器内部底面又は容器内の内容物液面に到達す
るまでの距離を短くして上記のような内容物の跳ね上が
りを防止しようとするものである。
【0006】内容物の跳ね上がりを防止するために容器
を昇降移動させる手段として、従来、容器の搬送経路の
下に容器押し上げ部材を設け、一方、容器搬送経路の上
方、すなわち充填ノズルの近傍に容器押し下げ部材を設
けたものがある。この容器昇降装置においては、充填ノ
ズルの下まで搬送された容器を内容物の注入に先立って
上記容器押し上げ部材によって充填ノズルの方向へ持ち
上げる。一方、内容物の注入が開始されると、上記容器
押し下げ部材によって容器が下方へ降ろされる。
【0007】ところで、液体充填装置に対して行われる
処理として、CIP(Cleaning InPlac
e)処理とよばれるものがある。これは、液体充填装置
における液体タンクから充填ノズルに至る充填配管系に
殺菌洗浄処理を施すための処理であり、具体的には、充
填ノズルに殺菌液排出用の液体排出管を連結し、液体タ
ンクから殺菌液を流し込んで充填ノズルまで導き、さら
に、その殺菌液を上記液体排出管を介して外部へ回収す
るといった作業が行われる。
【0008】従来の液体充填装置においては、内容物の
跳ね上がり防止のための容器昇降装置を充填ノズルの近
傍に配設した場合にも、充填ノズルのまわりには広い自
由空間があったので、CIP処理を行うために上記液体
排出管を充填ノズルに連結させるための作業を簡単に行
うことが可能であった。しかしながら、近年、製品とし
ての内容物入り容器に関して無菌状態を完全に確保する
ことを目的として、充填包装装置の全体を密閉チャンバ
で気密に覆い、その内部を無菌状態に保持した状態で、
容器の成形、内容物の注入等を行うようにした、いわゆ
る無菌充填包装装置が開発されている。このような無菌
充填包装装置においては、充填ノズルも密閉チャンバ内
に格納されるので、そのまわりに形成される空間が非常
に狭くなる。その結果、その狭い空間内に、内容物跳ね
上がり防止のための容器昇降装置を配設すると、その容
器昇降装置が邪魔になり、CIP処理に際して液体排出
管を充填ノズルに連結するための機構を充填ノズルの近
傍に設置することができないという問題が生じた。従っ
て、従来の液体充填装置、特に無菌充填包装装置に用い
られるものにおいては、内容物跳ね上がり防止のための
容器昇降装置及びCIP処理に際して液体排出管を充填
ノズルに連結するための機構を併せて設置することがで
きず、いずれか一方を選択して密閉チャンバ内に格納さ
せていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の液体
充填装置における上記の問題点に鑑みてなされたもので
あって、内容物の跳ね上がり防止のための容器昇降装置
を充填ノズルの近傍に設置した場合にも、CIP処理に
際して容易に充填ノズルに液体排出管を連結させること
ができる液体充填装置を提供することを目的とする。特
に、充填ノズルを密閉チャンバ内に格納する構造の無菌
充填包装装置において、容器昇降装置による容器昇降機
能及び液体排出管を連結して行うCIP機能の両機能を
実行可能とする液体充填装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液体充填装
置は、内容物を吐出する充填ノズル(20,21)と、
充填ノズルから吐出された内容物が注ぎ込まれる位置で
ある充填ノズルの下方位置まで容器(15)を搬送する
容器搬送手段(容器搬送チェーン13,搬送片14)と
、充填ノズルの下方位置まで搬送された容器を昇降させ
る容器昇降手段(容器リフタ87,爪部材83,リフト
揺動アーム90,中心ロッド81,外管84)とを有す
る液体充填装置である。そして、上記容器昇降手段は、
容器を下方から押し上げるための容器押し上げ部材(容
器リフタ87)と、充填ノズルの近傍に配置された容器
押し下げ部材(爪部材83)とを有している。容器押し
下げ部材は、容器押し上げ部材によって一旦押し上げら
れた容器を、容器搬送手段によって搬送される容器搬送
高さまで押し下げる。本発明は、上記の液体充填装置に
おいて、容器押し下げ部材を充填ノズルから離れる方向
へ退避移動させるための押し下げ部材退避手段(CIP
用エアシリンダ94)を設けたことを特徴としている。
【0011】
【作用】底部付容器(15)は、容器搬送手段(容器搬
送チェーン13,搬送片14)によって充填ノズル(2
0,21)の下まで搬送され、一時停止する。停止した
容器は、容器押し上げ部材(容器リフタ87)によって
上方、すなわち充填ノズルの方向へ押し上げられる。容
器が所定位置(C1,C2)まで持ち上げられると、充
填ノズルから内容物の吐出が開始され、その内容物が容
器内に注入される。内容物が注入され始めると、容器押
し下げ部材(爪部材83)によって容器が徐々に元の高
さ、すなわち容器搬送手段によって搬送される高さまで
押し下げられる。以上の容器昇降動作により、容器内に
おける内容物の跳ね上がりが防止される。押し上げ部材
退避手段(CIP用エアシリンダ94)は、液体充填装
置(18)に関してCIP処理を実行する場合に用いら
れる。この場合、容器押し下げ部材(爪部材83)が上
記退避手段(CIP用エアシリンダ94)によって駆動
されて、充填ノズルから離れる方向、例えば下方向へ大
きく退避移動する。この退避移動により、充填シリンダ
の近傍が空間的に大きく開放される。こうして大きく開
放された空間を介して、CIP処理用の殺菌液を回収す
るための液体排出管(103)が無理なく充填ノズルに
連結される。
【0012】
【実施例】本発明に係る液体充填装置を説明するのに先
立って、まず、その液体充填装置が付設される充填包装
装置、特に無菌充填包装装置について簡単に説明する。
【0013】図7は、その無菌充填包装装置の一例の全
体を示している。この無菌充填包装装置は、大きく分け
て、スリーブ材殺菌部1と、容器底部形成部2と、そし
て成形充填部3とによって構成されている。これらの各
部は、いずれも、ステンレスの板材などによって形成さ
れた密閉チャンバ4及び5によってその全体が覆われて
おり、その内部は無菌あるいは減菌状態(以下、単に無
菌状態という)に保持されている。
【0014】密閉チャンバ4及び5内を無菌状態に保持
する方法としては種々の方法が考えられるが、例えば、
密閉チャンバ4,5内の各所に殺菌液噴霧ノズル(図示
せず)を配設しておき、それらのノズルを介して密閉チ
ャンバ4,5内全域にむらなく殺菌液を噴霧し、次いで
ブロワ(図示せず)などによって密閉チャンバ4,5内
に高温乾燥空気を流すことによって、その内部を乾燥さ
せる。その後、無菌エアを密閉チャンバ4,5内に流し
、その空気流によて各チャンバの内部を陽圧、すなわち
外気圧よりも高い状態に保持する。この陽圧状態を維持
することにより、密閉チャンバ4,5内に細菌が侵入す
るのを防止して、各チャンバの内部を無菌状態に保持す
る。
【0015】スリーブ材殺菌部1は、紙を主体とする積
層材料によって形成されていて両端が開放状態の筒状容
器材料、すなわちスリーブ材6の外面及び内面を殺菌処
理するための部分である。この殺菌処理を行うための具
体的な方法は既に公知であるので詳しい説明は省略する
が、例えば、過酸化水素水などといった殺菌液が収納さ
れた殺菌液タンク(図示せず)内にスリーブ材6の全体
を浸し、次いで、高温乾燥空気を吹き付けて乾燥処理を
施すなどといった殺菌処理を採用することができる。
【0016】こうして殺菌処理を施されたスリーブ材6
は、容器底部形成部2に設置された8本のマンドレル7
のうちの1本の外周に押し込まれ、その外周にはめ込ま
れる。各マンドレル7は、センターブロック8を中心と
して矢印A方向へ間欠的に回転する。この間欠回転の間
、1本のマンドレル7にはめ込まれたスリーブ材6の外
側開放端Pが、順次、第1ヒータ9及び第2ヒータ10
によって加熱されて粘着性を付与され、そして、ボトム
折込み装置11によって開放端Pを折り込み、さらに、
その折り込まれた部分をボトムプレス装置12によって
押し付ける。この押し付け処理の際、上記のようにスリ
ーブ材6の開放端部分Pに付与された粘着性により、ス
リーブ材端部同士が接着されて、該端部に容器底部が形
成される。
【0017】こうして形成された底部付容器は、マンド
レル7が鉛直下方を向く位置まで回転移動して停止した
ときに、容器取出し装置(図示せず)によって、そのマ
ンドレル7の下方へ引き抜かれる。
【0018】成形充填部3の内部であってマンドレル7
の下方位置には、環状の容器搬送チェーン13が張設さ
れている。この搬送チェーン13は矢印D方向へ周回動
するようになっており、さらにその搬送チェーン13の
外周面には、多数の搬送片14が、容器幅よりもわずか
に広い適宜の間隔で等間隔に取り付けられている。
【0019】マンドレル7から引き抜かれた上記底部付
容器15は、その底部を下向きにして、順次、2つの搬
送片14の間に降ろされ、搬送チェーン13のD方向へ
の周回動に応じ、搬送片14によって押されながら間欠
的に矢印D方向へ直線的に搬送される。この場合、搬送
チェーン13の往動側一側面の下方位置には、予め、容
器15の幅よりも狭い適宜の幅の板材によって形成され
た搬送レール16が、施設されている。搬送片14によ
って押されながら搬送チェーン13の周回動に従って搬
送される底部付容器15は、その底部が上記搬送レール
16に載った状態で移動する。
【0020】こうして搬送される容器15は、一対の三
角状プレス片を備えた第1トップブレーカ17によって
、その頂部が一次仮折りされる。頂部が一次仮折りされ
た容器15は、次いで、液体充填装置18へ送り込まれ
る。この液体充填装置18は、内容物、例えば酒、ジュ
ース、牛乳などが収容されている液体タンク19、第1
充填ノズル20及び第2充填ノズル21を有している。 液体充填装置18へ送り込まれた容器15には、各充填
ノズル20,21から吐出される液体タンク19内の内
容物が注入される。
【0021】内容物が注入された容器15は、その後、
一対の三角状プレス片を備えた第2トップブレーカ22
によって二次仮折りを施され、その後、ヒータ23によ
って、その二次仮折りされた頂部が加熱される。この加
熱により、容器頂部に粘着性が付与される。加熱処理後
の容器15は、トッププレス装置24によって折り込み
及び加圧処理を受け、その結果、頂部が山形状に封止さ
れた、製品としての内容物入り容器25が製造される。 この製品容器25は、予め密閉チャンバ4の左端部(図
面手前側)に設けられた容器取出し用開口26を介して
密閉チャンバ4の外側へ取り出される。
【0022】なお、上記装置では、液体充填装置18を
除いた全ての機器が、無菌状態に保持された密閉チャン
バ4の内部に格納されている。液体充填装置18に関し
ても、充填ノズル20,21は密閉チャンバ4内に格納
されている。従って、スリーブ材6の投入から製品とし
ての内容物入り容器25が製造されるまでの各工程は全
て無菌状態に保持された密閉チャンバ4,5の内部で行
われ、よって、製造された内容物入り容器25の内部は
確実に無菌状態に保持される。
【0023】以下、液体充填装置18について詳細に説
明する。図1及び図2は、いずれも、図7の矢印I方向
から液体充填装置18を見た場合に相当している。図1
は特に、液体充填装置18の内容物注入機能を奏する機
構を示しており、図2は特に、後述する容器昇降機能を
奏する機構を示している。これらの図は、いずれも、同
じ方向から同じ部分を見たものであるから、原則的には
両図が重なって示されるものであるが、本明細書では、
上記の各機能をわかり易く説明するため、便宜的に両機
能を奏する部分を図1及び図2の2つの図に分けて示し
、説明上不要な部材はその図示を省略してある。
【0024】上記の各機能を説明するのに先立って、ま
ず、図1及び図2に示された構造について説明する。両
図に示すように、液体充填装置18は、それぞれが固定
して設置されている基台27、中間機枠28、そして上
部機枠29の間に設けられている。既に説明した無菌状
態保持用の密閉チャンバ4は、中間機枠28と上部機枠
29との間に配置されている。
【0025】まず、内容物注入処理に関与する構造につ
いて説明する。上部機枠29の上には、充填シリンダ3
0と、連通管31を介してその充填シリンダ30に連通
する吐出シリンダ32とによって構成された充填シリン
ダ装置33が設けられている。充填シリンダ30の上部
には、液体タンク19(図7)に連通する内容物供給管
34が接続されている。そして、吐出シリンダ32の下
方には、密閉チャンバ4の内部へ突出する上記第1充填
ノズル20が接続されている。充填ノズルに関しては、
図7及び図4に示すように、容器15の搬送方向(D方
向)下流側にこの第1充填ノズル20の他に、第2充填
ノズル21も設置されている。この第2充填ノズル21
に付随する構造は、第1充填ノズル20に付随するもの
と全く同じであるので、これ以降の説明は、第1充填ノ
ズル20に付随するものを例示して行うことにする。
【0026】図1において、充填シリンダ30の中央部
には弁座35が形成され、そしてそのシリンダ30の内
部には充填ピストン36が上下方向へ摺動可能に設けら
れている。図3に示すように弁座35には、圧縮バネ3
7のバネ力の下に吸入バルブ38が下方から接触してい
る。充填ピストン36はピストンロッド39の上端に固
定されており、そのピストンロッド39は上部機枠29
を貫通して下方へ延びている。図1に示すように中間機
枠28の上には、後述するいくつかの機能を併せて有す
る充填用エアシリンダ40が固定して設置されており、
このエアシリンダ40を軸方向に貫通するアクチュエー
タロッド41の上端に、上記充填シリンダ30側のピス
トンロッド39の下端が回動自在に連結されている。ア
クチュエータロッド41の中間部にはピストン42が固
定されている。このピストン42は、充填用エアシリン
ダ40のエアポート43あるいは44を介してエアを吸
入あるいは排出することにより、上方あるいは下方へ付
勢される。
【0027】中間機枠28の下面には、下方へ延びるブ
ラケット45が固定して取り付けられており、そのブラ
ケット45によって充填揺動アーム46が支持されてい
る。この充填揺動アーム46は、支軸47を中心として
自由に回動できるようになっている。充填揺動アーム4
6の左端部には、第1ギア48及びそれと一体な送りネ
ジ49が取り付けられている。この送りネジ49に噛み
合うネジブロック50を備えた移動アーム51の上端が
、上記アクチュエータロッド41の下端に回動自在に連
結されている。
【0028】充填揺動アーム46の左端部には、上記第
1ギア48と噛み合う第2ギア52が取り付けられてい
る。この第2ギア52は、充填揺動アーム46と平行に
延びる駆動ロッド53の先端(左端)に固定されており
、この駆動ロッド53の右端は、カップリング54を介
してサーボモータ55の出力軸に連結されている。この
サーボモータ55は、充填揺動アーム46から紙面垂直
方向奥側へ突出するブラケット56に固定されていて充
填揺動アーム46と一体になっている。また、この充填
揺動アーム46は、図示されていない制御装置からの指
令に基づいて適時に、適宜の回転角度又は回転数だけ回
動する。
【0029】充填揺動アーム46において、移動アーム
51と充填揺動アーム46との連結点であるネジブロッ
ク50と、揺動中心である支軸47との間のほぼ中央位
置に、カムフォロワとしてのローラ57が回転自在に設
けられている。また、このカムフォロワ57の下には、
紙面垂直方向、すなわち容器搬送方向に対して並行に延
びる回転駆動軸58の軸上に固定された偏心円盤カム5
9が配設されている。カムフォロワ57は、充填用エア
シリンダ40によって付与される圧力の下にカム59に
接触している。
【0030】本実施例に係る液体充填装置においては、
異なる容量、例えば1000mlと500mlの容量の
どちらの容器にも内容物の充填を行えるように設定され
ている。従って、容器の容量変更に対応して内容物の吐
出量を変更できるように、上記のカム59の紙面奥側に
別の円盤カム60が設けられている。符号61で示す機
構は、カムフォロワ57、従って充填揺動シリンダ46
を駆動するためのカムを、カム59とカム60との間で
切り換えるためのカム切換え装置でる。
【0031】充填揺動アーム46の右端部の下方には、
ストッパ機構62が設けられている。このストッパ機構
62は、図6に示すように、基台27に固定されたエア
シリンダ63と、そのエアシリンダ63の出力軸に連結
されると共に支持ブロック64のピン65を中心として
回動自在なストッパアーム66と、そのストッパアーム
66の先端にそのアームと一体に設けられた円柱状のス
トッパ67とを有している。エアシリンダ63がOFF
状態(出力軸突出時)のとき、充填揺動アーム46と一
体に設けられた突出部材68が上記ストッパ67にぶつ
かり、充填揺動アーム46がそれ以上下方へ揺動するこ
とが阻止される。一方、エアシリンダ63がON状態(
出力軸吸引時)のとき、ストッパアーム66は矢印B方
向へ回動し、ストッパ67が充填揺動アーム46の揺動
域から外れる。従って、充填揺動アーム46は、より一
層下方へ揺動可能な状態となる。このストッパ67の退
避移動は、必ずしも内容物の注入処理時に必要となるも
のではなく、充填配管系の殺菌洗浄処理、いわゆるCI
P(Cleaning In Place)処理時に必
要となる動作である。詳しくは、後述する。
【0032】図3において、連通管31を介して充填シ
リンダ30に連結された吐出シリンダ32の下部に、弁
座69が設けられ、さらにその下に充填ノズル20が設
けられている。弁座69には、圧縮バネ70のバネ力の
下に吐出バルブ71が下方から押し付けられている。
【0033】また、充填シリンダ30の内部において、
ピストンロッド39の周囲には、該ロッド39の軸方向
に関して伸縮自在であり、しかもそれ自身を境として内
外を気密に遮蔽する伸縮体、例えばゴム製の蛇腹部材7
2が設けられている。また、充填シリンダ30の下部ブ
ロック73には、蛇腹部材72の内側と外気とを連通す
るエア通路74が開けられている。上記の蛇腹部材72
は、ピストンロッド39、従って充填ピストン36が上
下方向へ往復移動する際に、その往復移動に追従して伸
縮動作する。この伸縮動作の間にも、蛇腹部材72を境
としてその内外の気密状態が保持される。エア通路74
は、蛇腹部材72が軸方向縮み移動する際に、内部エア
を外気へ逃がすことにより、その縮み移動を円滑に行わ
せるためのものである。
【0034】以上が、液体充填装置18に関する内容物
の注入処理に関与する部分の構造説明である。以下に、
液体充填装置18が有する他の機能である、容器昇降機
能に関与する部分の構造について説明する。
【0035】この容器昇降機能とは、後で詳しく説明す
るが、充填ノズル20及び21(図4及び図7参照)に
よって内容物を容器内へ注入する際、注入された内容物
が容器内部において跳ね返るのを防止する目的で、図4
に示すように、充填ノズル20及び21の下まで搬送さ
れた容器15を、実線で示す通常の搬送高さから、鎖線
C1及びC2で示す上方位置まで持ち上げ、各ノズル2
0,21からの内容物の吐出が開始された後、徐々にそ
れら容器15の位置を下げてゆくというものである。第
1充填ノズル20に関する容器持ち上げ高さと第2充填
ノズル21に関する容器持ち上げ高さは、必ずしも同じ
ではなく、各ノズルの内容物吐出量に応じて適宜にその
持ち上げ高さが設定される。しかしながら、容器15を
持ち上げるための機構の構造自体に違いはないので、こ
れ以降の説明は、第1充填ノズル20に関する容器昇降
機構を例にあげて説明する。
【0036】図2において、中間機枠28の右端側に、
容器昇降用の支柱構造体80が固定されている。この支
柱構造体80は、図4に示すように、二つの充填ノズル
20及び21に対応して一つづつ設けられている。なお
、図7においては、便宜上これら支柱構造体80の図示
を省略してある。
【0037】支柱構造体80は、図5に示すように、中
間機枠28を貫通して上下方向に延びる円柱状の中心ロ
ッド81と、中心ロッド81の上端に固定されていて容
器押し下げ用の爪部材83が固定されたキャップ82と
、中心ロッド81を覆うように上下方向に延びる円筒状
外管84と、その外管84を上下方向摺動自在に支持す
ると共に中間機枠28に固定されているスリーブ85と
、そして外管84の上端に固定されていて容器リフタ8
7が固定された中間昇降部材86とを有している。容器
リフタ87の中央には上下方向に延びる長い溝88が設
けられており、その溝88の中に、前記の容器搬送用の
搬送レール16が納められている。
【0038】上記の中心ロッド81は、図2に示すよう
に、中間機枠28の下方に配置された容器昇降用エアシ
リンダ89を貫通し、基台27に取り付けられているリ
フト揺動アーム90の右側先端に回動自在に連結されて
いる。リフト揺動アーム90は、基台27の左側に固定
された支軸91を中心として回動自在となっている。ま
た、上記容器昇降用エアシリンダ89のケーシングの上
端は、中心ロッド81を覆う外管84の下端に固定され
ており、エアシリンダ89と外管84は互いに一体にな
って上下移動するようになっている。
【0039】図2において、リフト揺動アーム90の揺
動中心、すなわち支軸91の右側に、回転駆動軸58上
に固定された偏心円盤カム92が配置されている。そし
て、このカム92に当たるように、カムフォロワとして
のローラ93がリフト揺動アーム90の手前側側面に回
転自在に設けられている。さらに、カム92の右側には
、中間機枠28の下面に垂下して設けられたCIP用エ
アシリンダ94及びそのCIP用エアシリンダ94の底
面に固定されたカム圧接用エアシリンダ95が設けられ
ている。カム圧接用エアシリンダ95のシリンダロッド
96は、リフト揺動アーム90に回動自在に接続されて
いる。
【0040】先にも触れたように、本実施例に係る液体
充填装置においては、異なる容量、例えば1000ml
と500mlの容量のどちらの容器にも内容物の充填を
行えるように設定されている。容量の異なる容器は、底
部から頂部までの高さが異なっている。従って、容器の
容量を変更する場合には、充填処理時における容器の持
ち上げ高さも変更する必要がある。この容器持ち上げ高
さの変更を可能とするため、上記のカム92の紙面奥側
に別の偏心円盤カム97が設けられている。符号98で
示す機構は、カムフォロワ93を駆動するためのカムを
カム92とカム97との間で切り換えるためのカム切換
え装置でる。
【0041】図5において、中心ロッド81の上端のキ
ャップ82と、外管84の上端の中間昇降部材86との
間に、中心ロッド81の軸方向に沿って伸び縮み自在で
あり、しかもその内側と外側とを気密に遮蔽する伸縮体
、例えば蛇腹部材99が取り付けられている。また、既
述の密閉チャンバ4が横切る位置であるスリーブ85の
上部と中間昇降部材86との間にも、同様の伸縮体、例
えば蛇腹部材100が取り付けられている。
【0042】図2において、カム92あるいは97が駆
動軸58によって回転駆動されると、それに応じてカム
フォロワ93が上下動し、その結果、リフト揺動アーム
90が矢印E−E′のように揺動回転する。この時、カ
ム圧接用エアシリンダ95の作用により、カムフォロワ
93が常にカム92あるいは97に一定圧力下で下方か
ら押し付けられ、カムフォロワが正確にカムに追従して
移動するようになっている。リフト揺動アーム90が上
記のように揺動すると、そのアーム90の右先端に連結
された中心ロッド81及びエアシリンダ89が一体にな
って上下方向に昇降移動する。この昇降移動の際、図5
において、中間昇降体86及び上端キャップ82が同時
に昇降移動し、その結果、それらに固定されている容器
リフタ87及び爪部材83が一定の間隔を保持した状態
で昇降移動する。容器リフタ87が上方へ移動すると、
容器15が鎖線C1で示すように上方へ持ち上げられ、
充填ノズル20の下側先端がその容器15の内部まで挿
入される。
【0043】容器リフタ87の上昇と共に一旦上昇した
爪部材83が、リフト揺動アーム90(図2)の下方(
E′方向)への揺動に応じて降下すると、容器リフタ8
7によって持ち上げられた上記の容器15が、爪部材8
3によって押し下げられ、その底部が搬送レール16に
当たる通常搬送高さまで降ろされる。
【0044】既に簡単に触れたように、この液体充填装
置は、内容物注入機能、容器昇降機能及びCIP機能を
有している。また、内容物注入機能に関連して量目調整
機能を有している。内容物注入機能とは、容器の内部に
酒その他の内容物を注入するという機能のことである。 容器昇降機能とは、充填ノズルから内容物の吐出が開始
されるのに先立って、充填ノズルの下に位置する容器を
一旦上方へ持ち上げ、充填ノズルから内容物の吐出が開
始された後、容器を徐々に下降させてゆくことにより、
容器内へ注入される内容物がその容器内で跳ね上がるの
を防止するという機能である。容器内に注入される内容
物の種類が変わるとその内容物の比重が変化する。その
ように内容物の比重が変化したり、あるいは、装置周囲
の環境温度が変化したりすると、装置各部の初期設定条
件を一定に維持していたとしても、容器内に注入される
内容物の内容量が微妙に変化する。上記の量目調整機能
とは、そのような内容物の内容量変化を補正して常に希
望する一定量の内容物を容器内へ注入するという機能で
ある。CIP機能とは、液体タンク19(図7参照)内
に内容物を収納するのに先立って、その液体タンク19
から充填ノズル20,21に至る充填配管系を殺菌洗浄
する機能のことである。
【0045】以下、上記構成より成る液体充填装置につ
いて、上記の各機能別にその作用を説明する。
【0046】内容物注入機能 図7あるいは図4において、容器15が充填ノズル20
あるいは21の下方まで搬送されて停止すると、それら
の充填ノズルから内容物が吐出され、その内容物が容器
15内へ注入される。この内容物注入処理は次のように
して実行される。
【0047】図1において、装置下部のカム59又は6
0が駆動軸58によって駆動されて回転し、充填用エア
シリンダ40の作用によりそのカム59等に所定圧力で
押し付けられているカムフォロワ57が上下移動する。 カムフォロワ57が上下移動すると、充填揺動アーム4
6が支軸47を中心として揺動回転し、その回転移動が
、移動アーム51、アクチュエータロッド41、そして
ピストンロッド39を介して充填ピストン36へ伝達さ
れ、その充填ピストン36が充填シリンダ30内を上下
往復移動する。この場合、充填ピストン36は、図3に
示すように、実線Fで示す上死位置と破線Gで示す下死
位置との間を往復移動する。既述のように本装置では、
容量の異なった複数種類の容器、例えば1000ml及
び500mlなどといった2種類の容量の容器へ内容物
の注入を行うことができるようになっている。このよう
に容器容量を変更する場合には、図1において、カムフ
ォロワ57に当たるカムを、カム切換え装置61によっ
てカム59から別のカム60に切り換え、これにより、
充填ピストン36についての上記上死位置Fと下死位置
Gとの間のストロークを変更するようになっている。
【0048】容量が異なるいずれの容器の場合にも、図
3において、充填ピストン36が上死位置Fから下死位
置Gへ移動する間、吸入バルブ38がバネ37のバネ力
に抗して下方へ移動して該部が開放され、その結果、液
体タンク19(図7)内の内容物が内容物供給管34を
介して充填シリンダ30内の液体室30a内へ吸入され
る。充填ピストン36が下死位置Gに達して一定量の内
容物が液体室30a内へ吸入されると、充填ピストン3
6は、次いで、上死位置Fに向けて上昇を始める。充填
ピストン36が上昇すると、吸入バルブ38が弁座35
に押し当てられて閉じ、液体室30a内の内容物は、連
通管31を介して吐出シリンダ32へ送り込まれる。吐
出シリンダ32内においては、充填シリンダ30内の充
填ピストン36が上昇工程にある間だけ、吐出バルブ7
1が開放状態にあり、この時、充填シリンダ30の液体
室30aから送り込まれた一定量の内容物が、開放され
た吐出バルブ71を通過して充填ノズル20の下端開放
端から吐出される。吐出された内容物は、その充填ノズ
ル20の下方位置に置かれた容器15内へ注入される。
【0049】以上の内容物注入処理が実行されている間
、図1の下部に示されたストッパ機構62に関しては、
図6に示すようにストッパ67が、充填揺動アーム46
の下方への揺動回転を阻止する位置にセットされている
。ストッパ67によって揺動アーム46の揺動が停止さ
れる位置は、充填シリンダ30内の充填ピストン36が
上死位置F(図3)に達した位置に対応しており、従っ
て、充填ピストン36の上死位置Fはストッパ67によ
って、ばらつくことなく常に一定位置に保持される。そ
の結果、充填ノズル20からの内容物吐出量も常に正確
に一定量に保持される。
【0050】なお、充填揺動アーム46の揺動がストッ
パ67によって停止される時、すなわち充填ピストン3
6が上死位置F(図3)にある時、図1における充填用
エアシリンダ40内のピストン42は、実線で示す中間
位置Mに位置しており、その上部には、まだなお補助の
空間Nが設けられている。この空間NはCIP処理を行
うときに利用されるものであり、その働きについては後
述する。
【0051】図7において説明したように、製品容器2
5の製造作業は、自動的に連続して行われる。しかしな
がら、充填包装装置を構成する各種の機器は、常に正常
に稼働するとは限らず、何等かの異常が発生することも
考えられる。例えば、本来であれば連続して搬送されな
ければならない容器15が何等かの原因で搬送されなく
なる場合がある。このような場合、充填ノズル20,2
1から連続して内容物の吐出が続行されると、内容物を
無駄に放出してしまうのみならず、装置を汚してしまう
ことになる。従って、充填包装装置の稼働を続行しては
ならない何等かの理由が発生した場合には、図1におい
て、充填用エアシリンダ40の下部ポート44からエア
を送り込み、ピストン42を強制的に中間位置Mに保持
、すなわち充填揺動アーム46の右端を強制的にストッ
パ67に付勢して押し付ける。これにより、該揺動アー
ム46の揺動回転が行われなくなり、その結果、充填シ
リンダ装置33による内容物注入処理が停止され、内容
物の無駄な放出及び装置の汚れを防止できる。
【0052】図3において、ピストンロッド39の周囲
全域にわたって設けられた蛇腹部材72は、充填シリン
ダ下部ブロック73とピストンロッド39との摺動部を
介して侵入する細菌が充填シリンダ30内へ入り込むの
を防止している。充填シリンダ30の内部へ細菌が侵入
するのを防止するための手段として、従来、スチームバ
リヤと呼ばれる方法がしばしば用いられていた。このス
チームバリヤ法というのは、ピストンロッド39とシリ
ンダ下部73との摺動部、すなわち充填シリンダ30の
内部と外部との境界部にスチームを吹き付けてバリヤを
形成し、このバリヤによって外部からの細菌の侵入を防
止しようというものである。
【0053】しかしながら、このスチームバリヤ法にお
いては、高温のスチームによってピストンロッド39に
内容物の焦げ付きや変形が生じ、そのピストンロッド3
9の上下滑り移動が悪くなるという問題があった。また
、スチームを吹き付けるための装置を別途用意しなけれ
ばならないので、より大きなスペースとより多くのコス
トを必要とするという問題もあった。これに対し、伸縮
体としての蛇腹部材72を用いた本装置においては、ピ
ストンロッド39の摺動性を損なうことなく、安価に、
しかもそれほど大きなスペースを必要とすることなしに
、確実に細菌の侵入を防止して、充填シリンダ30の内
部を無菌状態に維持することができる。
【0054】容器昇降機能 上述した内容物注入機能により、容器15の内部に内容
物が注入される。この時、充填ノズル20からの内容物
の吐出が開始されるのに先立って、図2において、カム
92が回転してリフト揺動アーム90が矢印Eのように
上方へ回動する。これにより、中心ロッド81及び容器
昇降用エアシリンダ89の両方が一体となって上方へ移
動する。エアシリンダ89の上昇により、図5において
、そのエアシリンダ89と一体な外管84も上昇する。 外管84の上端に固定された中間昇降部材86には容器
リフタ87が取り付けられているので、エアシリンダ8
9の上昇により、その容器リフタ87が上昇し、その結
果、容器15が鎖線C1で示すように上方へ持ち上げら
れ、充填ノズル20がその持ち上げられた容器15の中
に挿入される。この時、中心ロッド81もエアシリンダ
89と同じストロークだけ上昇するので、その中心ロッ
ド81の上端のキャップ82から延びる爪部材83も容
器リフタ87及びそれによって持ち上げられる容器15
と一体になって上昇する。充填ノズル20からの内容物
の吐出は、容器15が容器リフタ87によって所定の高
さまで持ち上げられた後に開始される。内容物の吐出が
開始されると、図2において、リフト揺動アーム90が
矢印E′のように下方へ回動する。この下方への回動に
より、容器リフタ87及び爪部材83が一体になって下
降する。爪部材83の下降により、容器15が上方から
押し下げられ、その底部が搬送レール16の上面に当た
る通常搬送高さまで徐々に下げられる。
【0055】このように、充填ノズル20から吐出され
た内容物が容器15内に注入される際には、容器15が
一旦上方へ持ち上げられ、時間の経過と共にその容器1
5が徐々に下降する。このような容器15の昇降動作に
より、充填ノズル20から吐出される内容物が勢いよく
容器内壁及び内容物液面に当たることが防止され、その
結果、内容物注入時における容器内での内容物の跳ね返
りがなくなり、内容物が容器15の外にはね出たり、容
器頂部が内容物によって汚されるといった不都合が回避
される。
【0056】容器15の容量を変更する場合、例えば容
器の容量を1000mlから500mlへ変更する場合
には、容器15の高さが低くなる。この場合には、図5
の鎖線Kで示すように、容器搬送レール16の施設位置
が上方へ変更される。これにより、容器15の高さが低
くなった場合にも、その容器15の上端位置は変化する
ことのないように構成されている。このように容器搬送
レール16の施設位置が変更される場合、すなわち容器
15の底部の位置が変更される場合には、図2において
容器昇降用エアシリンダ89内にエアが送り込まれ、中
心ロッド81を移動させることなくエアシリンダ89の
ケーシングを中心ロッド81に対して適宜に上方へ移動
させる。これにより図5において、エアシリンダ89の
ケーシングと一体な外管84及び中間昇降部材86が中
心ロッド81に対して相対的に上方へ移動する。中間昇
降部材86の移動により、それと一体な容器リフタ87
が搬送レール16に載っている容器15の底部に接触す
るまで移動する。こうして、容量の異なる、すなわち高
さの異なる各種の容器に適合させて、容器リフタ87の
位置を希望する位置へ自由に変更させることが可能とな
る。
【0057】上端キャップ82と中間昇降部材86との
間及び中間昇降部材86とスリーブ85上端との間に取
り付けられた蛇腹部材99及び100は、容器リフタ8
7及び爪部材83が上記のように昇降動作する場合、そ
れらの昇降動作に追従して伸び縮みする。このように伸
縮動作する蛇腹部材により、密閉チャンバ4の内外にわ
たって中心ロッド81及び外管84が往復移動する場合
にも、その蛇腹部材99,100によって密閉チャンバ
4の内部の気密状態を維持することができる。
【0058】CIP機能 この機能は、先に説明した内容物注入機能に先立って実
行されるものであり、液体タンク19から充填ノズル2
0に至る液体充填配管系の内部を殺菌洗浄するための機
能である。この機能は、以下のようにして達成される。
【0059】図1の底部右側に設けられているストッパ
機構62において、エアシリンダ63がON状態となり
、図6においてストッパ67が矢印B方向へ移動し、ス
トッパ67による充填揺動アーム46の揺動停止作用が
解除される。そして同時に、図1の充填用エアシリンダ
40においてピストン42が中間位置Mよりもさらに上
方の補助空間Nへ押し上げられる。これにより図3にお
いて、充填シリンダ30内の充填ピストン36は、上死
位置Fよりもさらに上方の位置であるCIP位置(鎖線
)Qまで上昇して停止する。ピストン36がこの位置ま
で上昇すると、そのピストン36の底面とシリンダ30
の内壁との間に隙間が形成される。次ぎに、図2におい
て、中間機枠28に垂下されたCIP用エアシリンダ9
4が作動して、カム圧接用エアシリンダ95と共にリフ
ト揺動アーム90が鎖線で示す下方位置へ押し下げられ
る。すると、容器昇降用エアシリンダ89及び中心ロッ
ド81の両方が一体となって、アーム90の下降分だけ
下方に降下する。これにより、それまで充填ノズル20
の前面(図2の右側面)に位置していた爪部材83が下
方へ降ろされ、充填ノズル20の前面が大きく開放され
る。
【0060】これまでの説明では特に触れなかったが、
図2に示すように、充填ノズル20の前方(図の右方)
には、特にCIP処理時に使用するノズルアダプタ10
1が配設されている。このノズルアダプタ101も密閉
チャンバ4の内部に納められていて、無菌状態下に置か
れている。このノズルアダプタ101は、充填ノズル2
0の下側先端を挿入できる大きさの凹部102と、その
凹部102から延びる液体排出管103とを有している
。そしてこのノズルアダプタ101は、矢印Rのように
図の左方へ前進移動して充填ノズル20の下方位置まで
移動し、さらにその位置から矢印Tで示すようにわずか
に上昇して、上記凹部102を充填ノズル20の下端に
はめ込むよう移動できるようになっている。ノズルアダ
プタ101をこのように前進及び上昇移動させるための
機構は、どのように構成しても差し支えないので、それ
についての説明は省略する。上記のように、CIP用エ
アシリンダ94によってリフト揺動アーム90を大きく
降下させて、充填ノズル20の前面(図2の右側面)を
大きく開放したのは、ノズルアダプタ101を上記のよ
うに前進及び上昇させて充填ノズル20の下端に連結さ
せる際、爪部材83の存在によってノズルアダプタ10
1の移動が邪魔されることのないようにするためである
。CIP処理を実行するにあたっては、上記のようにし
て充填ノズル20の前面を大きく開放した状態で、ノズ
ルアダプタ101が充填ノズル20の下端に接続される
。なお、このCIP処理時には、当然のことながら、容
器15は充填ノズル20の下へ運ばれていない。
【0061】以上の状態の下、液体タンク19(図7)
から殺菌液が流し込まれる。こうして流し込まれた殺菌
液は、図3において、内容物供給管34を介して充填シ
リンダ30の内部へ送り込まれる。この時吸入バルブ3
8は、予め、開放状態にセットされており、送り込まれ
た殺菌液は、そのバルブ38を通過して液体室30aへ
入り、さらにCIP処理のために上方位置Qへ持ち上げ
られた充填ピストン36とシリンダ内壁面とのあいだを
通ってシリンダ30の下部へ流し込まれ、そのシリンダ
30の内面全体を殺菌する。こうしてシリンダ30内を
殺菌した殺菌液は、シリンダ30の下部に設けられた排
液管30bを介して外部へ排出される。殺菌処理が終了
すると、排液管30bは外部から遮蔽され、該部を介し
て細菌が侵入することが防止される。こうして充填シリ
ンダ30内が殺菌されると、それ以降、前述した内容物
注入処理が行われている間、蛇腹部材72によって充填
シリンダ30内の無菌状態が保持される。
【0062】液体タンク19(図7)から流し込まれた
殺菌液が上記のように、充填シリンダ30の内部を流下
する間、他方において、連通管31を介して殺菌液が吐
出シリンダ32へも送り込まれる。この時、吐出シリン
ダ32内の吐出バルブ71は、予め、開放状態にセット
されており、流し込まれた殺菌液はその吐出バルブ71
を通過して充填ノズル20内を流下して該部を殺菌する
。前記のように、このCIP処理時においては、充填ノ
ズル20の下端開放端に、ノズルアダプタ101(図2
)が接続されている。従って、充填ノズル20を流下し
た殺菌液は、ノズルアダプタ101に設けられた凹部1
02及び液体排出管103を介して外部へ排出される。 こうして、吐出バルブ32及び充填ノズル20が殺菌さ
れる。
【0063】以上のようにしてCIP処理が終了した後
、既に説明した内容物充填処理が実行される。
【0064】量目調整機能 容器の容量が変更される場合、図1において、充填揺動
アーム46を揺動駆動するために使用するカムを、カム
59とカム60との間で変更することによって、容器へ
注入する内容物の量を変更することは既に説明した通り
である。使用するカムが決定されれば、充填シリンダ3
0内の充填ピストン36の上下往復移動のストロークも
一義的に決定されるので、容器へ注入される内容物の量
は一定に保持されるはずである。しかしながら現実には
、内容物の比重や、充填シリンダ装置33のまわりの環
境温度の変化等に起因して、内容物の注入量、すなわち
充填ノズル20からの内容物吐出量が微妙に変化するの
が一般的である。この場合に、内容物の吐出量を微妙に
調節して、その吐出量を常に一定に保持しようというの
が、量目調整機能の目的である。この機能達成のため、
次のような動作が実行される。
【0065】図1において、中間機枠28の下方に配置
されたサーボモータ55が、図示しない制御装置からの
指令に基づいて作動して、その出力軸が所定角度又は所
定回転数だけ回転する。この回転は、駆動ロッド53、
第2ギヤ52、そして第1ギヤ48を介して送りネジ4
9に伝えられ、該送りネジ49が指示された角度又は回
転数だけ回転する。送りネジ49が回転すると、それに
噛み合っているネジブロック50が図の左右いずれか任
意の方向へ希望する微少量だけ移動する。このネジブロ
ック50の左右への移動により、支軸47、すなわち充
填揺動アーム46の揺動中心からネジブロック50に至
る距離、すなわち揺動レバー46のレバー比が任意の微
少量だけ変化し、それに応じて、充填シリンダ30内の
充填ピストン36の上下往復動のストロークも任意の微
少量だけ変化する。このように、モータ55を適宜に回
転させて充填ピストン36のストロークを任意の微少量
だけ変化させることにより、液体タンク19から液体室
30a内へ吸入する内容物の量を調整し、充填ノズル2
0から吐出される内容物の量の微調整、すなわち量目調
整を行うことができる。
【0066】以上、好ましい実施例をあげて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。例えば、実施例では爪部材83を下方向へ退避移動
させたが、これ以外の任意の方向へ退避させるように構
成しても一向に差し支えない。
【発明の効果】本発明によれば、充填ノズル(20,2
1)の近傍に配置された容器押し下げ部材(爪部材83
)を、押し下げ部材退避手段(CIP用エアシリンダ9
4)によって充填ノズルから大きく退避移動させるよう
にした。従って、CIP処理時、殺菌液排出用の液体排
出管(103)を容易に充填ノズルに連結させることが
できるようになった。特に、密閉チャンバ(4)によっ
て充填ノズルを格納するようにした無菌充填包装装置の
ように、充填ノズルのまわりに空間的な余裕が少ない場
合であっても、容器昇降手段(容器リフタ87,爪部材
83,リフト揺動アーム90,中心ロッド81,外管8
4)及びCIP処理手段(ノズルアダプタ101,液体
排出管103)の両手段を小さくまとめて密閉チャンバ
内に格納し、密閉チャンバ(4)の外部からの操作に基
づいてCIP処理を実行できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液体充填装置の一実施例を示す側
面図である。
【図2】上記液体充填装置を別の断面から見た場合の側
面図である。
【図3】上記液体充填装置の要部、特に充填シリンダ装
置を拡大して示す側面断面図である。
【図4】図1の矢印IVに従って充填包装装置の充填ノ
ズルの近傍を示す正面図である。
【図5】図2の要部である支柱構造体を詳細に示す断面
図である。
【図6】図1の要部であるストッパ機構を示す斜視図で
ある。
【図7】本発明に係る液体充填装置が使用される充填包
装装置、特に無菌充填包装装置の全体を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
13  容器搬送チェーン             
     14  搬送片 15  底部付容器                
        16  搬送レール 20,21  充填ノズル             
     81  中心ロッド 82  上端キャップ               
       83  爪部材 84  外管                   
           86  中間昇降部材 87  容器リフタ                
        89  容器昇降用エアシリンダ 90  リフト揺動レール             
     92,97  偏心円盤カム 93  カムフォロワ               
       94  CIP用エアシリンダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  内容物を吐出する充填ノズルと、充填
    ノズルから吐出された内容物が注ぎ込まれる位置である
    充填ノズルの下方位置まで容器を搬送する容器搬送手段
    と、充填ノズルの下方位置まで搬送された容器を昇降さ
    せる容器昇降手段とを有する液体充填装置であって、上
    記容器昇降手段は、容器を下方から押し上げるための容
    器押し上げ部材と、充填ノズルの近傍に配置されており
    、押し上げられた容器を容器搬送手段によって搬送され
    る容器搬送高さまで押し下げる容器押し下げ部材とを有
    する液体充填装置において、上記容器押し下げ部材を充
    填ノズルから離れる方向へ退避移動させるための押し下
    げ部材退避手段を設けたことを特徴とする液体充填装置
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