JPH0577891A - 液体充填機の液だれ防止機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁棒により供給口を開閉して所定量の液体を
下方の容器に充填する液体充填機には、供給口を閉じて
液体の供給を停止して後に、弁棒の下端に付着した液体
の塊が容器内に落下して充填量が変動したり、容器の外
面や容器周辺の装置に付着して汚染するなどの問題を解
決する。 【構成】 弁棒９に貫通孔２８を設け、供給口８を開閉
するシリンダ１６と空圧源１４とを連通する主管路１５
にバルブ開閉用電磁弁１６を設け、空圧源１４とエジェ
クタ２５とを連通する負圧発生管路２７に真空発生用空
気作動弁２５を設け、シャトル弁１７の一方の入口１７
ａを主管路１５の枝管路２３に接続し、他方の入口１７
ｂと空圧源１４を連通する遅延管路１８に遅延回路用空
気作動弁１９，空圧を蓄積するタンク２１を設け、空圧
源貫通孔２８からエジェクタ２５の吸引口に連通する負
圧管路２９に吸引口開閉用空気作動弁３０を設け、吸引
口８を閉鎖したときに短時間だけエジェクタ２６を作動
して貫通孔２８を負圧にし、弁棒９に付着する液体の塊
を吸引するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁棒によりノズルヘッ
ドの供給口を開閉して所定量の液体を容器に充填する液
体充填機においては、充填終了後に弁棒の表面に付着し
ていた液体が弁棒の下端部から滴下する液だれ現象が発
生するので、この液だれ現象を防止する液体充填機の液
だれ防止機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】容器内に所定量の液体を自動的に充填す
る充填機は、各産業分野において頻繁に使用されてい
る。図４は液体充填機のノズルヘッドの一例を示す要部
縦断面図であり、ケース１０１の内部には液体の供給通
路１０２が設けられ、下端に開口する供給口１０３の周
囲に弁座１０４が形成され、ケース１０１の内部に上下
動可能に設けられる弁棒１０５にエアシリンダのピスト
ン（図示しない）が連結され、エアシリンダの作動によ
りバルブ１０５が昇降して供給口１０３を開閉する。

【０００３】供給口１０３の開閉により、供給通路１０
２内の液体が供給口１０３を経て下方の搬送装置（図示
しない）に置かれた容器内に所定量だけ充填され、搬送
装置が１ピッチ移動して（或いは充填機のノズルとボト
ルが共に移動しながら）、次の空容器を供給口１０３の
下方に位置決めする動作が繰り返し行われる。このよう
な充填機には次に述べるような液だれの問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すように、弁
棒１０５が弁座１０４に当接して供給口１０３を閉鎖し
た後に、弁棒１０５の表面に付着している液が弁棒１０
５の下端部に流れ、更に、表面張力により塊状になり、
この塊が生長すると、自重を支えきれなくなった液の塊
１０６が下方に落下する液だれ現象（図５参照）を起こ
す。液体充填機の能力を拡大するために供給口１０３を
大きくすれば、液だれの量も多くなり、液だれの弊害が
増大する。

【０００５】この液だれの発生時期は、液体の重力，静
電力，弁棒１０５の表面粗さ，大気圧などに影響される
ので一定しない。従って、液の塊１０６が容器内に落下
して容器内に液量が増加する場合や、充填終了後の容器
搬送中に容器の外面に付着したり搬送装置の上に落下す
る場合や、空容器の内部或いは外面に落下する場合があ
り、容器内の液体充填量の変動或いは容器や搬送装置の
汚れ等の弊害が生じる。

【０００６】かかる液だれを防止するために、弁棒１０
５に貫通孔１０７を設け（図６参照）、この貫通孔１０
７を例えば電磁弁などの弁（図示しない）を介して空圧
源に連通し、液を充填した後に、電磁弁などの弁を開い
て貫通孔１０７に圧空を供給して弁棒１０５下端に付着
する液の塊１０６を吹き飛ばすエアブロウ方法も考えら
れるが、飛散した液により容器や搬送装置が汚染する問
題は解決されない。弁棒１０５に衝撃を与えて液の塊１
０６を落下させる場合には、液だれの時期を一定させる
ことが出来るものの、容器や搬送装置が汚染される問題
は解消しない。

【０００７】特に、ロードセル等を使用して容器の液体
充填量を重量で制御する場合には、エアブロウの圧力が
容器の重量に影響するので、充填量の誤差が大きくなる
弊害がある。

【０００８】液の塊１０６を下方に落下或いは飛散させ
ないようにするため、貫通孔１０７を負圧源に連通し、
液の塊１０６を貫通孔１０７内に吸引する方法（図７参
照）が一般的であるが、多数個のノズルの貫通孔１０７
を１個の負圧源に連通すると、各ノズルの負圧圧力にば
らつきを生じ、電磁弁を閉じて貫通孔１０７を負圧源か
ら遮断したときに、液体が貫通孔１０７を上昇する量に
ばらつきを生じ、充填量が変動する要因となる。

【０００９】又、供給口１０３を開いて液体を供給して
いるときに貫通孔１０７を負圧にすると、供給中の液体
の一部が貫通孔１０７に吸引されてしまうので、充填量
不足の問題を生じる。従って、貫通孔１０７の吸引は供
給口１０３を閉鎖すると同時に開始しなければならな
い。又、液体の塊１０６は短時間で吸引されるので、負
圧を無駄に消費しないようにするためには、液体の塊１
０６を吸引後はできるだけ早く負圧源の消費を停止しな
ければならない。すなわち、吸引時間は短時間でなけれ
ばならない。本発明はかかる課題を解決することを目的
としており、液体の塊を落下させないように吸引すると
共に、充填量誤差の小さい液体充填機の液だれ防止機構
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の充填機の液だれ
防止装置は、内部に液体の供給通路が形成され、該供給
通路の端部に供給口が設けられるケースと、上記供給口
を開閉する弁棒とにより液体充填用のノズルヘッドを構
成し、上記弁棒に貫通孔を設けると共に、上記弁棒をバ
ルブ開閉用シリンダのピストン棒に連結し、空圧源より
上記バルブ開閉用シリンダに連通する主管路にバルブ開
閉用電磁弁を設け、上記主管路に設けられた枝管路をシ
ャトル弁の一方に入口に接続し、上記空圧源と上記シャ
トル弁の他方の入口に遅延管路を接続し、該遅延管路に
パイロット圧を受けて閉鎖する遅延回路用空気作動弁を
設けると共に、上記主管路に連通するパイロット管路を
上記遅延回路用空気作動弁に接続し、上記遅延管路の上
記遅延回路用空気作動弁の出口側に、所定量の圧空を蓄
積するタンクを設け、上記空圧源よりエジェクタに連通
する負圧発生管路に、パイロット圧を受けて閉鎖する真
空発生用空気作動弁を設けると共に、上記シャトル弁の
出口より上記真空発生用空気作動弁に接続するパイロッ
ト管を設け、上記貫通孔より上記エジェクタの吸引口に
連通する負圧管路にパイロット圧を受けて閉鎖する吸引
口閉鎖用空気作動弁を設けると共に、上記主管路に接続
するパイロット管を上記吸引口閉鎖用空気作動弁に接続
したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記のように構成された充填機の液だれ防止装
置は、バルブ開閉用電磁弁を開くと、空圧源の圧空が主
管路を経由してバルブ開閉用シリンダに送られ、バルブ
開閉用シリンダが作動して弁棒が供給口を開き、液体が
下方に置かれた容器に供給される。液体供給中は、主管
路のパイロット圧を受けた遅延回路用空気作動弁が閉じ
ているので、シャトル弁は遅延回路側の入口よりも主管
路の枝管側の入口の方が圧力が高く、主管路の枝管側の
入口が開く。従って、主管路の圧力が枝管，シャトル弁
を経由して真空発生用空気作動弁に作用し、真空発生用
空気作動弁は負圧発生管路を閉鎖する。又、主管路のパ
イロット圧を受けた吸引口開閉用空気作動弁は閉じてい
るので、貫通孔は液体を吸引しない。

【００１２】バルブ開閉用電磁弁を閉じると弁棒が供給
口を閉鎖し、液体の供給が停止すると共に、主管路の圧
力が無くなるので、主管路のパイロット圧を受けなくな
った遅延回路用空気作動弁が開き、遅延管路に圧空が流
れタンクに供給される。タンク内が所定圧になるまで遅
延管路の空圧がシャトル弁に供給されず、主管路からも
シャトル弁に圧力が供給されないので、シャトル弁の出
口圧力を受けなくなった真空発生用空気作動弁が負圧発
生管路を開き、負圧発生管路の空圧がエジェクタに流れ
る。一方、主管路のパイロット圧を受けなくなった吸引
口開閉用空気作動弁が負圧管路を開いて貫通孔がエジェ
クタの吸引口に連通し、貫通孔が負圧になってバルブに
付着している液体を吸引する。

【００１３】タンク内が所定圧になると、遅延管路の圧
空がシャトル弁を介して真空発生用空気作動弁に伝達さ
れ、真空発生用空気作動弁が負圧発生管路を遮断し、液
体の吸引が完了する。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
すると、図１は充填機の液だれ防止装置の空圧回路図、
図２は液だれ防止装置が使用される充填機の要部縦断面
図、図３は図２の充填機の要部正面図を示し、蓋１の外
周面に周設された溝２に０リング３が挿入された後に、
蓋１がケース４の上部内周面に嵌入され、内部に液体の
供給通路５が形成され、供給通路５には、液体収容槽６
に連通する液体供給管７が接続する。

【００１５】ケース４の下部に供給口８が設けられ、蓋
４の中央の孔に挿入される弁棒９がバルブ開閉用エアシ
リンダ１０のピストン棒１１に連結され、ピストン棒１
１の上下動により、供給口８を開閉する。供給口８の下
方には容器１２（図３参照）を載置するテーブル１３
（図２参照）が設けられる。

【００１６】図１に示すように、空圧源１４からバルブ
開閉用エアシリンダ１０に連通する主管路１５にバルブ
開閉用電磁弁１６が設けられ、バルブ開閉用電磁弁１６
の出口側の主管路１５に枝管路２３が設けられ、枝管路
２３はシャトル弁１７の一方の入口１７ａに連通する。
空圧源１４からシャトル弁１７の他方の入口１７ｂに連
通する遅延管路１８に、パイロット圧を受けて閉鎖する
遅延回路用空気作動弁１９と速度調整弁２０と所定量の
加圧空気を蓄積するタンク２１が設けられる。

【００１７】バルブ開閉用電磁弁１６の出口側の主管路
１５にパイロット管路２２が設けられ、パイロット管路
２２は遅延回路用空気作動弁１９に接続する。従って、
主管路１５が空圧源１４に連通するときには、空圧源１
４の圧力がパイロット管路２２を経由して遅延回路用空
気作動弁１９に伝達され、このパイロット圧を受けた遅
延回路用空気作動弁１９が作動して、右側のポート１９
ａが遅延管路１８に重なるので、空圧源１４とシャトル
弁１７との間の遅延管路１８を遮断する。

【００１８】パイロット管路２２の圧力が低下したとき
には、パイロット圧を受けなくなった遅延回路用空気作
動弁１９の左側のポート１９ｂが遅延管路１８に重なり
（図１に示す状態）、空圧源１４の圧力が遅延管路１８
を経由してシャトル弁１７の他方の入口１７ｂに伝達さ
れる。

【００１９】また、２０は速度調整弁で、空圧源１４か
らの圧空が遅延回路用空気作動弁１９を経由してシャト
ル弁１７に向かって流れるときには弁２０ａを通過す
る。

【００２０】シャトル弁１７の両入口１７ａ，１７ｂの
うち高い圧力を受けた方が開弁し、その高い方の圧力は
パイロット管路２４を通過して真空発生用空気作動弁２
５に伝達される。

【００２１】真空発生用空気作動弁２５は、空圧源１４
からエジェクタ２６に連通する負圧発生管路２７の途中
に設けられ、パイロット管路２４から空圧が伝達される
と、右側のポート２５ａが負圧発生管路２７に重なり、
負圧発生管路２７を閉鎖するが（図１の状態）、パイロ
ット管路２４内の圧力が低下すると、パイロット圧を受
けなくなった真空発生用空気作動弁２５の左側のポート
２５ｂが負圧発生管路２７に重なり、空圧源１４からエ
ジェクタ２６に圧空が流れる。

【００２２】弁棒９の貫通孔２８からエジェクタ２６の
吸引口２６ａに連通する負圧管路２９が設けられ、負圧
管路２９には貫通孔２８より近距離にある吸引口開閉用
空気作動弁３０が設けられ、主管路１５のパイロット管
路３１内に圧空があるときには、パイロット圧を受けた
吸引口開閉用空気作動弁３０の右側のポート３０ａが負
圧管路２９に重なり、負圧管路２９を閉鎖するが、パイ
ロット管路３１内の圧力が低くなると、左側のポート３
０ｂが負圧管路２９に重なり、負圧管路２９を開く。

【００２３】次に、以上のように構成された液体充填機
の液だれ防止機構の作用を説明する。先ず、テーブル１
３に容器１２が供給されると、バルブ開閉用電磁弁１６
に信号が送られ、左側のポート１６ｂが主管路１５に重
なり、空圧源１４の圧空が主管路１５を通過してバルブ
開閉用エアシリンダ１０に流入し、ピストン棒１１と共
に弁棒９が上昇し、供給口８が開いてケース４内の液体
が供給口８から落下して容器１２内に充填される。

【００２４】このとき、主管路１５内の圧空はパイロッ
ト管路２２を経由して遅延回路用空気作動弁１９に伝達
され、右側のポート１９ａが空圧源１４からの遅延管路
１８を遮断し、シャトル弁１７の他方の入口１７ｂの圧
力を大気圧に低下させる。又、主管路１５内の圧空は枝
管路２３を経由して一方の入口１７ａに伝達され、一方
の入口１７ｂが開かれ、圧空が真空発生用空気作動弁２
５に伝達される。

【００２５】従って、真空発生用空気作動弁２５の右側
のポート２５ａが管路２７を閉鎖し、空圧源１４からの
圧空はエジェクタ７に供給されない。又、パイロット管
路３１の圧空により、吸引口開閉用空気作動弁３０の右
側のポート３０ａが負圧管路２９を閉鎖し、バルブ９の
貫通孔２８は大気圧に保持されるので、液体が貫通孔２
８に吸引されることはない。

【００２６】容器１２内に所定量の液体が供給される
と、バルブ開閉用電磁弁１６に信号が送られ、バルブ開
閉用電磁弁１６が作動して右側のポート１６ａが主管路
１５に重なり、バルブ開閉用電磁弁１６より下流の主管
路１５が空圧源１４から遮断されると共に大気に開放さ
れ、ピストン棒１１はバルブ開閉用シリンダ１０の内部
に設けられたばね１０ａに押されて下降し、弁棒９が供
給口８を閉鎖し、液体の供給を終了する。

【００２７】一方、パイロット管路２２の圧力低下によ
りパイロット圧を受けなくなった遅延回路用空気作動弁
１９の左側のポート１９ｂが遅延管路１８に重なり、遅
延管路１８を開くので、空圧源１４の圧空が速度調整弁
２０により流量を制限されながらタンク２１に流入し蓄
積される。

【００２８】従って、タンク２１に空圧が蓄積されてい
る間の短時間（本実施例では約３秒間）は、シャトル弁
１７の他方の入口１７ｂの圧力は低く、又、枝管路２３
が大気圧に低下しているので一方の入口１７ａの圧力も
低い。従って、シャトル弁１７のパイロット圧を受けな
い真空発生用空気作動弁２５は左側のポート２５ｂが負
圧発生管路２７を開放し、空圧源１４の圧空がエジェク
タ２６に流入する。

【００２９】一方、パイロット管路３１が大気圧になっ
ているので、パイロット圧を受けない吸引口開閉用空気
作動弁３０の左側のポート３０ｂが負圧管路２９を開
き、弁棒９の貫通孔２８内の空気がエジェクタ２６に吸
引されて負圧になり、バルブ９の下端に付着していた液
体を吸引し、液だれが防止される。

【００３０】タンク２１に空圧が蓄積されると、シャト
ル弁１７の他方の入口１７ｂの圧力が高まり、このパイ
ロット圧を受けた真空発生用空気作動弁２５は右側のポ
ート２５ｂが負圧発生管路２７を閉鎖し、空圧源１４の
圧空がエジェクタ２６に流れなくなる。すなわち、貫通
孔２８を短時間だけ負圧にすることにより、液だれを防
止し、その後ただちにエジェクタ２６に流れる多量の圧
空を停止して圧空の無駄な消費を防止する。

【００３１】かくして、液体充填機による自動充填の１
サイクル動作が完了し、次の容器１２がケース４の供給
口８の下に位置すると、再び同様のサイクル動作が繰り
返し行われる。貫通孔２８を負圧にする短い時間は、タ
ンク２１の圧空収容能力によって決まるが、絞り弁２０
ａを調整することにより時間を加減することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に記載されるような効果を奏する。弁棒の貫通
孔に連通する負圧管路内に、貫通孔より近距離にある吸
引口開閉用空気作動弁を設け、且つ、充填中は大気圧と
することにより、充填中に液体がバルブの貫通孔に流入
しないようにした。従って、液体はすべて容器に供給さ
れ、液体の充填精度が向上した。

【００３３】バルブを閉じた後に短時間だけ貫通孔を負
圧にする遅延回路を設けたので、バルブ閉鎖後、弁棒の
表面に付着する液体が貫通孔に吸引されるので、液だれ
が防止された。又、貫通孔を負圧にする時間は、液だれ
防止に必要な短い時間に限定したので、エジェクタに供
給する圧空の消費量を最小限にすることができ、圧空の
節約ができた。

【００３４】充填機に設けられた複数個の液体充填用の
バルブは、各バルブ毎に圧力の調整や供給量の調整が可
能であり、液だれ防止の吸引時間も調整可能である。従
って、１台の充填機を性質の異なる各種の液体の充填に
兼用して使用することができる。又、圧空源のみを使用
して負圧を発生させるので、負圧源が必要でなく、設備
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体充填機の液だれ防止機構の空圧回路図であ
る。

【図２】液だれ防止機構を備えた液体充填機の要部縦断
面図である。

【図３】液だれ防止機構を備えた液体充填機の要部正面
図である。

【図４】充填機の弁棒の下端面に発生する液の塊を説明
する略図である。

【図５】液の塊が液だれとなる状態を説明する略図であ
る。

【図６】弁棒に設けた貫通孔により液の塊をエアブロウ
する状態を説明する略図である。

【図７】弁棒に設けた貫通孔により液の塊を吸引する状
態を説明する略図である。 ４ ケース ８ 供給口 ９ 弁棒 １０ バルブ開閉用エアシリンダ １１ ピストン棒 １２ 容器 １４ 空圧源 １５ 主管路 １６ バルブ開閉用電磁弁 １７ シャトル弁 １８ 遅延管路 １９ 遅延回路用空気作動弁 ２１ タンク ２２，２４ パイロット管路 ２３ 枝管路 ２５ 真空発生用空気作動弁 ２６ エジェクタ ２７ 負圧発生管路 ２８ 貫通孔 ２９ 負圧管路 ３０ 吸引口開閉用空気作動弁 ３１ パイロット管路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に液体の供給通路が形成され、該供
   給通路の端部に供給口が設けられるケースと、上記供給
   口を開閉する弁棒とにより液体充填用のノズルヘッドを
   構成し、上記弁棒に貫通孔を設けると共に、上記弁棒を
   バルブ開閉用シリンダのピストン棒に連結し、 空圧源より上記バルブ開閉用シリンダに連通する主管路
   にバルブ開閉用電磁弁を設け、 上記主管路に設けられた枝管路をシャトル弁の一方に入
   口に接続し、上記空圧源と上記シャトル弁の他方の入口
   に遅延管路を接続し、該遅延管路にパイロット圧を受け
   て閉鎖する遅延回路用空気作動弁を設けると共に、上記
   主管路に連通するパイロット管路を上記遅延回路用空気
   作動弁に接続し、 上記遅延管路の上記遅延回路用空気作動弁の出口側に、
   所定量の圧空を蓄積するタンクを設け、 上記空圧源よりエジェクタに連通する負圧発生管路に、
   パイロット圧を受けて閉鎖する真空発生用空気作動弁を
   設けると共に、上記シャトル弁の出口より上記真空発生
   用空気作動弁に接続するパイロット管を設け、 上記貫通孔より上記エジェクタの吸引口に連通する負圧
   管路にパイロット圧を受けて閉鎖する吸引口閉鎖用空気
   作動弁を設けると共に、上記主管路に接続するパイロッ
   ト管を上記吸引口閉鎖用空気作動弁に接続したことを特
   徴とする液体充填機の液だれ防止機構。