JPH0718640Y2 - 自動液体配合装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、広い分野の各種液体を
定点で自動配合計量、調合する自動液体配合装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の液体配合装置は、印刷
インキ、塗料、合成樹脂、食品、化粧品及び医薬品など
の製造工程にあって、例えば数種の液体原料を所定量づ
つ計量して単一の容器に充填する作業などに用いられ
る。この種の装置の従来例としては、特開昭59-153127
号公報（米国特許第4,637,527号、英国特許出願ＧＢ206
0563Ａ）に開示されたものがある。即ち、異種の液体を
注出する複数のノズルが放射状に配置され、これらノズ
ルの中心部位では容器が待機している。各ノズルにはそ
れぞれ駆動装置が備わっていて、制御プログラムに基づ
いてノズルを順次選択して駆動させ、各ノズルから液体
を計量して注入することにより単一容器に異なる液体を
設定された混合比で調合、配合するシステムである。こ
の種の配合装置の場合、ノズル装置を例えば４０本以上
といったように多数配置することでコスト低減を図って
いる。前述の公報に記載された装置では、多数のノズル
装置の個々に駆動装置が備わっていて、個別に駆動装置
を作動させてノズルを注出位置まで引き込む構造となっ
ている。また、一般に固定容器に多種液体を供給するノ
ズルヘッダー方式と呼ばれる配合方式にあっては、例え
ば多数のノズルヘッダー（短管）に接続し、ヘッダーの
端部を容器に接続して、各ノズルから異種の液体を容器
内に順次注入するシステムである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このノズル
ヘッダー方式の場合、単一容器に対して多数のノズル装
置で共通ヘッダー部を介して異種の液体を注入するシス
テムのため、ヘッダー部の周辺が汚濁するいわゆるコン
タミネーションを嫌う調合や配合に不適である。また、
先の公報の配合装置にあっては、容器の注入口形状も多
数のノズル装置による個別注入方式であるからこれまで
は開放形にせざるを得ず、注入される液体が取扱い上危
険物であったり、悪臭を伴うものや毒性を有するものに
は不向きである。また、同じく先の公報の装置では、放
射状に配置されたノズル装置の個々が駆動装置を装備し
ているために、装置全体が大型化して大きな設置スペー
スを占有する不都合の他、配線や空油圧配管が非常に複
雑多岐にわたって保守点検も困難となるなどコスト高の
要因になっている。従って、本考案の目的は、特に密閉
状の容器に用いられて取扱いに注意を要する液体の計量
調合や配合に最適であり、全体が非常にコンパクトな自
動液体配合装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案による自動液体配
合装置は、放射状に配置されかつそれぞれ先端に注出弁
が設けられた多数の液体注出用のノズル装置と、放射状
のノズル装置の中心に配置されかつ選択されたノズル装
置の１つを注出位置である定点軸線上に引き込むノズル
選択引込み装置と、引き込まれたノズル装置の注出弁を
設定開度で開く開弁装置と、可撓性の注入口部を有しこ
の注入口部にノズル装置の注出弁が接続されて液体が注
入される容器と、注出弁を容器の注入口部に接続する継
手装置と、を含み、継手装置が、定点軸線に平行に上下
方向へ延びる案内溝が設けられた本体と、案内溝に案内
されて上下動可能に本体に支持されかつ定点軸線上に引
き込まれたノズル装置の注出弁に係合して保持する上部
継手アームと、案内溝に案内されて上下動可能に本体に
支持されかつ容器の注入口部を係合保持して定点軸線上
のノズル装置の注出弁に接続させる下部継手アームと、
を備えた構成となっている。

【０００５】

【作用】装置の起動によって、ノズル選択引込み装置が
作動して放射状に配置されたノズル装置の１つに対応す
る角度位置へ回動し、この選択されたノズル装置を注出
部位の定点軸線上に引き込んで位置決めする。次いで、
継手装置が作動して、ノズル装置の注出弁に対して容器
の注入口部を自動的に接続させる。注出弁に対して容器
の注入口部にずれがあっても、可撓性を有する注入口部
の弾性変形又は移動によってそのずれを修正でき、計量
制度に影響を及ぼすことはない。これより開弁装置が設
定開度で開き、以下、複数のノズル装置を順次選択して
注出させることにより、液体を計量して容器に注入す
る。このようにして容器に異なる多種の液体を設定混合
比で注入する。

【０００６】

【実施例】以下、本考案による自動液体配合装置の実施
例を図面に基づいて説明する。図１〜図３において、装
置の主要構成は、放射状に配置されかつそれぞれ先端に
注出弁１３が設けられた多数の液体注出用のノズル装置
１０と、放射状のノズル装置１０の中心に配置されかつ
選択されたノズル装置１０の１つを中心の注出位置に引
き込むノズル選択引込み装置２０と、引き込まれたノズ
ル装置１０の注出弁１３を設定開度で開く開弁装置３０
と、可撓性の注入口部５１を有しこの注入口部５１にノ
ズル装置１０の注出弁１３が接続されて液体が注入され
る容器５０と、注出弁１３を容器５０の注入口部５１に
接続する継手装置８０である。

【０００７】図２及び図３で明らかなように、実施例で
は例えば４０個（以上の場合もある）のノズル装置１０
が架台１の上段横桁２に同一円周上で放射状に配置して
あり、例えばリキッドインキ用原料液等にあって、ノズ
ル装置１０の１つを選択して順次配合すべく異種の液体
を注出させるようになっている。各ノズル装置１０の口
径（注出ノズル部１３ａ）は例えばＪＩＳ ２５Ａのも
のであり、１回の配合運転あたり最大の計量品数はノズ
ル装置数（実施例では４０個）である。各ノズル装置１
０の注出管１１の基端は上段横桁２で継手１２に支持さ
れて液体槽（図示せず）に接続されている。ノズル装置
１０の放射状配置は同一円周上で３６０°全周にわたら
ず、３１０°程度の周に等間隔で配置されている。この
理由は、３６０°全周に均等配置することも可能である
が、周の一部の５０°程度をノズル装置１０を配置しな
い空間スペースとすることで、配線や配管のハーネス類
の振り回し具合と、作業人員の保守点検スペースを考慮
したものである。

【０００８】図４及び図５に示すように、各ノズル装置
１０においては、注出管１１の先端に注出弁１３が取り
付けられ、注出管１１を中段横桁３でブラケット１４を
介し回動可能に支持させて、先端の注出弁１３が径方向
の中心に向かって定位置（図３の二点鎖線）から移動可
能である。注出弁１３は実施例では二方向ボール弁が用
いられ、最下部には注出ノズル部１３ａを有し、弁ハウ
ジング１３ｂから突出させた弁体コック１３ｃの先端外
部には矩形状の回転レバー１３ｄが固定してある。ま
た、注出管１１には先端の注出弁１３と回動支点のブラ
ケット１４との間の好適位置に引込みフック１５（図３
参照）が設けられ、この引込みフック１５に次に述べる
ノズル選択引込み装置２０の引込みアーム装置２８が係
脱するようになっている。

【０００９】図６〜図８に示すように、ノズル選択引込
み装置２０は、前述のように放射状に配置された多数の
ノズル装置１０の中心部位に配置されて中段横桁３に固
定され、コンピュータによる電子制御ユニット６０から
の制御プログラム信号によって、ノズル装置１０の１つ
を選択して中心の注出部位に引き込むための装置であ
る。図６及び図７において、装置２０は、架台１の中段
横桁３に固定されたＡＣサーボなどによるモータ２１と
減速機２２などから構成される駆動部を有し、この駆動
部の回転を継手２３から伝達されるシャフト２５を有す
る。このシャフト２５はスリーブ２６を介して中段横桁
３に回転自在に支持され、このシャフト２５に連結され
て垂下した旋回フレーム２７に回動を伝達するようにな
っている。図７で明らかなように、旋回フレーム２７は
角材やＣ型鋼により門形に形成され、この旋回フレーム
２７には垂直方向の縦軸線に対して傾斜した引込みアー
ム装置２８が取り付けられている。従って、引込みアー
ム装置２８は旋回フレーム２７に伴って前述のように３
１０°程度の回転が可能である。図２のように、３１０
°の両端部位には、旋回フレーム２７に伴った引込みア
ーム装置２８の旋回を３１０°の範囲に規制するため
に、上下限位置を検出する例えばフォトカプラ等による
位置検出センサや近接スイッチ４、５の類が設置してあ
る。

【００１０】ノズル選択引込み装置２０において、旋回
フレーム２７の回転角度位置の制御は、多数のノズル装
置１０の１つを順次選択するプログラムに基づいて行わ
れる。選択順序は配合される液体の種類や量によって設
定されるものであり、特定のプログラムに限定されるも
のではない。実施例では、サーボモータ２１にロータリ
エンコーダを内蔵して回転位置の検出が可能な型式のも
のを用い、現位置に対する回転角度位置の比較判断、加
減演算等の一連の制御が行われる。

【００１１】ここで、図６及び図７において、引込みア
ーム装置２８は、ロッド２８ｂが延び出る油圧式又は空
圧式のシリンダ２８ａを有し、ロッド２８ｂの先端には
前述のノズル注出管１１の引込みフック１５に係脱する
係止フック２８ｃが設けられている。シリンダ２８ａの
両側には支持及びロッド案内用のフレーム２８ｄが取り
付けられている。また、引込みアーム装置２８には、ロ
ッド２８ｂの押出し位置検出用及び引込み位置検出用の
各近接スイッチ２８ｅ、２８ｆなどロッド移動の制御に
伴う位置センサ、そして安全面を考慮したロッド２８ｂ
の後退時減速用検出センサ、供給エアの出し入れ検出セ
ンサ等の各種検出手段を配備してある。

【００１２】また、拡大された図８に示すように、旋回
フレーム２７には引込みアーム装置２８の下位に開弁装
置３０が設けられ、選択して引き寄せた１つのノズル装
置１０の注出弁１３を、各ノズル装置１０ごとに設定さ
れた任意の弁開度で開くようになっている。この開弁装
置３０は、弁開閉機構部として、例えば空圧シリンダ３
１（図１参照）からのエアの供給を受けて作動するアク
チュエータ３２を有し、アクチュエータ３２の出力軸３
２ａには角形状の弁開閉板３３が取り付けられ、ポジシ
ョナ（図示せず）によってアクチュエータ３２の作動を
調整して弁開閉板３３を所定の回転角度で回動させるよ
うになっている。弁開閉板３３には４個のガイドローラ
３４が取り付けてあり、この４個のガイドローラ３４で
前述のノズル注出弁１３の回転レバー１３ｄを抱き込ん
で保持可能である。即ち、アクチュエータ３２の作動に
よって弁開閉板３３が回動し、この回動でノズル注出弁
１３の開閉レバー１３ｄを回転させる構造である。注出
弁１３の保持を確実にして位置決めするために保持ロー
ラ（クランプ部）３５も設けてある。

【００１３】再び、図１において、開弁装置３０の下方
で注出位置には注出弁１３から注出された液体の液垂れ
受けトレイ４０が配置され、液体の所定量を注出して閉
弁された注出弁１３からの微量の液体滴下分を収集する
ようになっている。トレイ４０には収集タンク４１が設
けられ、このタンク４１には液体の溢れを防止するため
に警報用のアラームが取り付けることも可能である。更
に、この下方には注入容器５０が待機し、容器５０は計
量器７０に担持されている。容器５０は、次に述べる継
手装置８０を介して注出弁１３との接続のために、全体
が密閉されたその頂部に注入口部５１が設けられてい
る。注入口部５１は先端に口金５２を有し、この口金５
２には面一にアーム受部５３が設けられている。また、
口金５２はアコーディオン式で伸縮自在な可撓部５４に
担持されている。可撓部５４は自立可能な程度の弾性を
有し内部を液体の通過が可能である。可撓部５４は実施
例の図示のようなアコーディオン式の構成に替えて蛇腹
状とか、所定の弾性を有する筒体及び二重管構造の筒体
なども可能である。また、可撓部５４の構造が自立性に
欠ける場合は、これを支持するセットボルト等を立ち上
げることが好ましい。先の計量器７０に代わる手段とし
て、各ノズル装置１０の注出管１１の好適部位にそれぞ
れ計量メータ等を取り付け、各ノズル装置１０からの注
出量を制御するシステムも可能である。

【００１４】一方、図９及び図１０は、本考案の骨子で
ある継手装置８０を示している。この継手装置８０は開
弁装置３０と容器５０との間に配置され、本体８１は旋
回フレーム２７の下端部に固定支持されている。この本
体８１には上下方向に延びる案内溝８２が設けられ、案
内溝８２の上下端近傍では上部継手アーム８３及び下部
継手アーム８４が案内されて単独での移動が可能に支持
されている。上部継手アーム８３は案内溝８２から外部
に突出して先端でＵ形になっており、基端で本体８１に
内蔵された駆動装置に接続されている。実施例では、こ
の上部継手アーム８３は案内溝８２を大きくは移動せ
ず、注出弁１３の先端の注出ノズル部１３ａに張り出し
て設けられた鍔状のアーム受フランジ１３ｅに係脱する
のに支障とならない逃げ程度の距離で上下動する。

【００１５】これに対して、下部継手アーム８４も上部
継手アーム８３と同様な形状で案内溝８２から外部に突
出し、案内溝８２での上下移動距離は上部継手アーム８
３よりも大きく設定され、しかも水平方向への振り回し
動作も可能に本体８１に支持されている。従って、下部
継手アーム８４はこうした上下水平動作によって、前述
した容器５０の注出口部５１をアーム受部５３を介して
自在に係合して保持可能である。

【００１６】次に、以上の構成による実施例の自動液体
配合装置の動作態様及び作用を説明する。液体を計量配
合する容器５０が例えばコンベアで搬送され、注出中心
にて待機している。また、各ノズル装置１０は図１及び
図３の二点鎖線の復帰位置に待機し、ノズル引込みアー
ム装置２８のロッド２８ｂは延びた状態にある。即ち、
ロッド先端の係止フック２８ｃが待機中の各ノズル注出
管１１の引込みフック１５に係合できる位置となってい
る。装置の起動により、ノズル選択引込み装置２０が作
動を開始し、制御プログラムに基づいた順序で制御信号
が電子制御ユニット６０から駆動部に送出される。旋回
フレーム２７は選択された第１番目のノズル装置１０を
引き込むべく、その対象ノズル装置１０に対応した回転
角度で回転して停止する。

【００１７】これより、制御信号がノズル引込みアーム
装置２８に送られ、ロッド２８ｂがシリンダ２８ａ内に
引き込む方向に後退する。この後退動作で、先端の係止
フック２８ｃが対象のノズル注出管１１の引込みフック
１５に係合し、そのままノズル装置１０全体がブラケッ
ト１４を回動支点にしてリターンスプリング１６に抗し
て中心部位に向かい移動する。

【００１８】図６以下の図は、選択されたノズル装置１
０の注出弁１３が開弁装置３０に保持され、注出位置に
セットされた状態を示している。開弁装置３０に保持さ
れたノズル装置１０は注出部位である定点軸線（図中Ｃ
−Ｃ線）上に位置する。また、この段階で、継手装置８
０の上部継手アーム８３がアーム受部１３ｅに上方から
係合して注出弁１３を位置決めすることになる。

【００１９】このとき、下方で待機している容器５０に
対しては、継手装置８０の下部継手アーム８４が容器５
０の注入口部５１にアーム受部５３の下方から支えるよ
うにして係合する。仮に、ノズル装置１０の注出弁１３
が位置決めされた定点軸線Ｃ−Ｃ線に容器５０の注入口
部５１の軸線がずれているような場合、このずれは下部
継手アーム８４の上下もしくは水平方向への振り回し動
作によって可撓部５４の弾性変形で修正される。図示例
の場合、下部継手アーム８４が案内溝８２に案内されて
上昇し、保持した容器５０の口金５２を上方の注出弁１
３に接続させる。

【００２０】このようにして選択されたノズル装置１０
が容器５０に接続され、セットされたことが検知される
と、注出弁１３を設定された弁開度で開くべく、制御信
号が開弁装置３０に向けて送出される。制御信号によっ
てアクチュエータ３２は空圧シリンダ３１からのエアの
供給を受け、ポジショナによる調整で出力軸３２ａが所
定の回転角度で回動する。弁開閉板３３の４個のガイド
ローラ３４で抱き込まれたノズル注出弁１３の回転レバ
ー１３ｄが回動し、その回動量に対応した開度で注出弁
１３が開いて注出が始まる。

【００２１】注出弁１３からの液体は計量されつつ容器
５０に注入される。定量注入前、開弁装置３０側のアク
チュエータ３２はポジショナによる調整を受け、予め設
定された閉弁まで閉じられる。完全に閉じるまでの間の
閉弁動作は連続的に制御される。次いで、開弁装置３０
側の完全閉弁位置が確認されて注出弁１３が完全に閉じ
られ、注出が完了する。この完了時の信号を受けてノズ
ル選択引込み装置２０が再び作動し、ロッド２８ｂが突
出する方向に前進して終了したノズル装置１０を元の復
帰位置まで送り戻す。以下、一連の手順で多数のノズル
装置１０が順次選択されて単一の容器５０への注入が繰
り返され計量配合される。これから明らかなように、特
に危険物扱いの異種の液体や、毒性及び悪臭の強い液体
の調合、配合に好適である。

【００２２】なお、実施例の継手装置８０においては、
定点軸線Ｃ−Ｃ上に位置決めされた注出弁１３に対し
て、容器５０の注入口部５１を下方から下部継手アーム
８４の上昇動作で接続される構造が説明された。逆に、
位置決めした容器５０の注入口部５１に対して上部継手
アーム８３の下降動作でノズル装置１０側の注出弁１３
を接続させる構造も可能である。

【００２３】

【考案の効果】以上説明したように、本考案による自動
液体配合装置は、放射状に配置された多数のノズルに対
して、中央配置された単一のノズル選択引込み装置で任
意のノズルの１つを選択し、密閉状の単一注入容器に異
種の液体を注入するシステムであるから、液体が特にコ
ンタミネーションを嫌い、危険物扱いのものの調合、配
合に最適である。しかも、装置機構が非常に簡素化さ
れ、それによって装置のコスト低減が可能で、日常の保
守点検も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案による自動液体配合装置の実施例の正
面組立図

【図２】 装置の平面図

【図３】 ノズルの動作態様を示す正面図

【図４】 ノズル注出弁の拡大側面図

【図５】 ノズル注出弁の拡大正面図

【図６】 ノズル選択引込み装置の側面組立図

【図７】 ノズル選択引込み装置の正面組立図

【図８】 開弁装置の部分組立図

【図９】 実施例の継手装置の正面図

【図１０】継手装置の側面図

【符号の説明】

１０．．ノズル、１１．．注出管、１３．．注出弁、１
３ｄ．．開閉レバー、１３ｅ．．アーム受部、１５．．
引込みフック、２０．．ノズル選択引込み装置、２
１．．サーボモータ、２７．．旋回フレーム、２８．．
ノズル引込みアーム装置、２８ｃ．．係止フック、３
０．．開弁装置、３２．．アクチュエータ、３３．．弁
開閉板、５０．．容器、５１．．注入口部、５３．．ア
ーム受部、５４．．可撓部、６０．．電子制御ユニッ
ト、７０．．計量器、８０．．継手装置、８２．．案内
溝、８３．．上部継手アーム、８４．．下部継手アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山田 英雄 東京都豊島区高田３丁目29番５号 綜研化 学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−153127（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射状に配置されかつそれぞれ先端に注
   出弁が設けられた多数の液体注出用のノズル装置と、放
   射状のノズル装置の中心に配置されかつ選択されたノズ
   ル装置の１つを注出位置である定点軸線上に引き込むノ
   ズル選択引込み装置と、引き込まれたノズル装置の注出
   弁を設定開度で開く開弁装置と、可撓性の注入口部を有
   しこの注入口部にノズル装置の注出弁が接続されて液体
   が注入される容器と、注出弁を容器の注入口部に接続す
   る継手装置と、を含み、 継手装置が、定点軸線に平行に上下方向へ延びる案内溝
   が設けられた本体と、案内溝に案内されて上下動可能に
   本体に支持されかつ定点軸線上に引き込まれたノズル装
   置の注出弁に係合して保持する上部継手アームと、案内
   溝に案内されて上下動可能に本体に支持されかつ容器の
   注入口部を係合保持して定点軸線上のノズル装置の注出
   弁に接続させる下部継手アームと、を備えたことを特徴
   とする自動液体配合装置。