JPH08268406A - 液体充填量測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単かつ安価な構成で容器内への液体充填量
を精度良く測定できる液体充填量測定方法および装置を
提供する。 【構成】 スターホイール２０、容器ガイド２２、駆動
機構２３で、上面が平坦な下部テーブル上で容器８を間
欠移動させ、移動される容器８に液体を充填ノズル部２
４および充填ヘッド部２６で充填し、その後、液体充填
後の容器８を検出テーブル部２８に移動させて当該容器
８を検出テーブル部２８上に所定時間位置させて、ロー
ドセル部３０で容器８の重量を検出し、測定部３２で検
出重量信号に基づき前記容器８の液体充填量を測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充填機で液体の充填さ
れた容器の液体充填量の測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化粧品、石鹸、洗剤等の液体を包装容器
（ボトル）に充填する充填機では、充填量が目標量にな
っているか否かをチェックして、充填量のバラツキを無
くすことが要請されている。そのためには、充填量の測
定が必要であるが、抜き取り検査では、充填量のバラツ
キがある程度以上減らない。また、全数をひとつひとつ
手作業で測定したのでは、容器への液体充填作業の能率
が悪くなり、操業の高速化ひいては需要に対応した量産
が図れない。

【０００３】そこで、従来、充填ラインでは充填機と共
に重量測定器を設けて容器内への液体の充填量を測定し
ている場合がある。例えば、充填機が容器を一つづつ運
ぶ台を複数有していてその台のそれぞれにロードセルを
設けたものがある。この種の充填機では、その台で容器
を円環状に搬送し、容器を搬送しながら液体を充填す
る。そして、前記の台の一つ一つにおいて、充填用のバ
ルブの作動をロードセルの検出出力と連動させ、充填を
目標量に正確に行おうとしている。また、容器を搬送す
るベルトコンベアの途中に計量器を設置して、何からの
手段（フィーダー、あるいはロボット等）で液体の充填
された容器を計量器上に置いて、重量を測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記容
器の台にそれぞれロードセルを設けたものでは、多くの
充填量測定回路や制御回路が形成され、構成が複雑で高
価なものになるという問題点が生じる。また、ベルトコ
ンベアの途中に計量器を設置したのでは、計量器上に容
器を移動させる手段が充填機とを別に必要になり、構成
が複雑で高価なものなるという問題点が生じる。

【０００５】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、簡単かつ安価な構成で容器内
への液体充填量を精度良く測定できる液体充填量測定方
法および装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、充
填機で容器に充填された液体の充填量を測定する方法に
おいて、平坦な搬送面部上で容器を移動させ、移動され
る容器に液体を充填し、前記搬送面部の搬送方向途上に
設けた上下に変位する検出面部上に液体充填後の容器を
移動させ、前記検出面部上に移動した前記容器の重量を
前記検出面部に設けたロードセルで検出し、ロードセル
の検出重量に基づき容器内の液体充填量を測定すること
を特徴とする液体充填量測定方法である。

【０００７】請求項２の発明は、充填機で容器に充填さ
れた液体の充填量を測定する装置において、平坦な搬送
面部と、前記搬送面部の搬送方向途上に設けられた、上
下に変位する検出面部と、前記検出面部に加わる重量を
検出するロードセルと、該搬送面部上及び検出面部上で
容器を移動させる駆動部と、前記搬送面部上で移動され
る容器に液体を充填する充填部と、液体充填後の容器が
前記検出面部上に移動したときの、前記ロードセルの検
出重量信号に基づき、前記容器の液体充填量を測定する
測定部とを有することを特徴とする液体充填量測定装置
である。請求項３の発明は、駆動部は液体充填後の容器
を検出面部上に所定時間位置させるものであることを特
徴とする請求項２に記載の液体充填量測定装置である。

【０００８】

【作用】請求項１または請求項２の発明によれば、平坦
な搬送面部上で容器を移動させ、移動される容器に液体
を充填するので、容器は前記平坦な搬送面に沿って滑ら
かに移動でき、容器内への液体充填が安定にできる。ま
た、前記搬送面部の搬送方向途上に設けた上下に変位す
る検出面部上に液体充填後の容器を移動させるので、前
記検出面部上への容器の移動は滑らかに行うことがで
き、前記検出面部上で容器は速やかに安定した状態にな
る。また、移動した前記容器の重量を前記検出面部に設
けたロードセルで検出するので、少なくとも一つのロー
ドセルを検出面部に設ければ液体充填量を検出できる。
したがって、従来のように容器それぞれを乗せる台毎に
検出手段およびその充填量測定回路を設ける必要がなく
なり、簡単かつ安価な構成で液体充填量を測定できる。
また、一般にロードセル自体が高速に重量を検出するこ
とができると共に前記のように検出面部上に移動して来
た容器は速やかに安定するので、移動して来た容器重量
を間を置かずに即時に精度良く検出でき、したがって、
ロードセルの検出重量に基づき容器内の液体充填量を高
速に精度良く測定できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１〜図８は本発明の実施例に係る充填機
およびそれに設けられた容器液体充填量測定装置の説明
図である。また、図９は比較例の説明図である。図１〜
図８に示すように、前記実施例は、化粧品、液体石鹸、
液体洗剤等を包装容器（ボトルとも称する：以下単に容
器という）に充填する充填機において、容器の液体充填
量を測定して、量目不足が発生しているか否かを判別す
る容器液体充填量の測定装置である。

【００１０】図１〜図３に示すように、充填システムは
容器８に液体を充填する充填機１０と、充填機１０に向
けて一定量（設定された量目）の液体を送る充填ピスト
ン部１２と、充填ピストン部１２に液体を供給するサー
ビスタンク１４および貯溜タンク１６とを有している。

【００１１】また、図４の（ａ）に示すように、充填機
１０を含む充填・包装ラインでは、容器８が集合箇所８
０から送り出されて、充填機１０で液体が充填される。
そして、キャッパー４０でその容器８のキャップがさ
れ、インクジェットプリンター（ＩＪＰ）４２でロット
番号が容器８に印字された後に、ターンテーブル４４に
入って、そのターンテーブル４４を出た後に入数をチェ
ッカー４６でチェックされて、その後に、テープシーラ
ー４８で容器８のシールがされる。なお、図１および図
４（ａ）では充填機１０は、容器を左回り（反時計方
向）に移動させていたが、図４の（ｂ）のように右回り
（時計方向）に移動させてもよい。

【００１２】図１のように、充填機１０は、平坦な下部
テーブル（搬送面部に相当）１８と、該下部テーブル１
８上で容器８を間欠移動させるスターホイール２０、容
器ガイド２２、駆動機構２３（駆動部に相当）と、移動
される容器８に充填ゾーン（図５参照）で液体を充填す
る充填ノズル部（充填部に相当）２４および充填ヘッド
部２６と、前記下部テーブル１８の搬送方向途上に設け
られた上下に変位可能な検出テーブル部（検出面部に相
当）２８と、検出テーブル部２８に加わる重量を検出す
るロードセル部３０と、液体充填後の容器８を前記検出
テーブル部２８に移動させて、当該容器８を検出テーブ
ル部２８上に所定時間位置させるスターホイール２０お
よび駆動機構２３と、前記ロードセル部３０の検出重量
信号に基づき前記容器８の液体充填量を測定する測定部
３２とを有する。なお、図１において符号１０ａは充填
機１０の架台である。

【００１３】実施例の場合、下部テーブル１８は上面が
平滑平面にかつ、外周形状が円形に形成されたものであ
って、その周縁部の上面に容器８を乗せて滑らせながら
移動させるものである。また、スターホイール２０は、
外周形状が前記下部テーブル１８とほぼ同様の形状を呈
したほぼ輪状の平板であって、外周部に容器８の外周形
状に対応して切りかかれて容器８を緩く挟むための充填
ポケット部２０ａを有しており、スターホイール２０
は、図１または図６の（ｂ）に示すように、上下方向に
２枚の同様形状のものが上下に間隔を置いて前記下部テ
ーブル１８上方に平行に設けられる。

【００１４】また、容器ガイド２２はスターホイール２
０を取り囲むように位置して、充填ポケット部２０ａに
容器８が挟まれた状態で容器８が外方向に飛び出さない
ようにするガイド体である。また、充填ノズル部２４は
容器８内に先端ノズル２４ａを挿入して、容器内に液体
を充填するものであって、先端ノズル２４ａを下降作動
・上昇作動で開・閉するエアシリンダーからなるノズル
シリンダー２４ｂを有している。なお、充填ノズル部２
４は単数、複数のいずれでもよく、実施例では、６つの
充填ノズル部２４を備えていて６つの容器８に同時に液
体を充填するようになっている。

【００１５】また、前記充填ヘッド部２６は、支持アー
ム２６ａの先端に下部テーブル１８上を移動する容器８
の開口位置に対応させて前記充填ノズル部２４を保持し
ており、支持アーム部２６ａを上下動させて先端ノズル
２４ａを容器８内へ挿入・抜き出しができるようになっ
ている。また、支持アーム２６ａは水平方向に揺動可能
であって、充填中は充填ノズル部２４を容器８の移動に
同期させて移動可能であり、充填後は元の位置に戻るよ
うになっている。実施例では、前記同期移動を行うため
支持アーム２６ａが戻り方向にスプリング体（図示省
略）で付勢され、かつ支持アーム部２６ａの中程にピン
体２６ｂを設けるとともに、スターホイール２０には、
ピン体２６ｂの挿入される穴（図示省略）を設けてい
る。これにより、支持アーム２６ａが下降したときはピ
ン体２６ｂがこの穴に入って、支持アーム２６ａがスタ
ーホイール２０に従動し、一方、支持アーム２６ａが上
昇したときは、ピン体２６ｂがこの穴からはずれて前記
スプリング体で原位置に戻るようにしてある。

【００１６】検出テーブル部２８は、前記下部テーブル
１８の搬送方向途上に設けられたものであって、前記下
部テーブルの１８と同一平面を有しかつ下部テーブル１
８とは独立して上下位置が変位可能なものである。前記
ロードセル部３０は、図１および図６（ａ）に示すよう
に重量が加わると歪みを生じる起歪体３０ａの長手方向
一端上部３０ａ１がブラケット３０ｂを介して前記検出
テーブル部２８に固定され、かつ、他端下部３０ａ２が
充填機架台１０ａに固定されている。起歪体３０ａには
ストレインゲージが適宜に設けられていて、ロードセル
部３０は検出テーブル２８上に容器８が乗った際に生じ
る起歪体３０ａの歪みをこのストレインゲージの抵抗値
の変化として検出して、検出重量信号を出力するように
なっている。なお、詳細は図示しないが、前記スターホ
イール２０を間欠送りする駆動機構２３が架台１０ａの
下に設けられており、この間欠送りにより、充填後の容
器８を前記検出テーブル部２８に一定時間（例えば０．
８秒）停止させて、その間に容器８への充填量の検出を
行う。

【００１７】測定部３２は、図７のように、前記ロード
セル部３０の検出重量信号に基づき前記容器８の液体充
填量を測定して、充填された液体量が量目（目標量）に
なっているか否かをチェック・判定して、量目になって
いない場合は充填機１０の制御シーケンサ３２ａから信
号を出力して警報（ブザー等）を発生し充填機１０を停
止させる等の対応を取る。また、この対応としてエアー
シリンダー等と組み合わせて図４（ａ）に示す充填機１
０出口で系外に排出させることも可能である。なお、測
定部３２には、ロードセル部３０の出力検出信号を充填
液体量の測定値に変換して表示すると共に、変換された
測定値をＢＣＤ信号で制御シーケンサ３２ａに出力する
アンプ部３２ｂと、充填機１０の作動の制御とともに、
前記測定値が一定範囲の量目であるか否かを判定し、判
定結果により充填機１０を制御する制御シーケンサ３２
ａと、制御シーケンサ３２ａに液体の品種や警報値を設
定するタッチパネルからなる設定部３２ｃとが設けられ
る。

【００１８】前記ピストン部１２は、図８に示すよう
に、サービスタンク１４内の液体をピストン体１２ａの
ストローク作動でシリンダー体１２ｂ内に吸い込みかつ
充填ノズル部２４へ向けて一定量の液体を送り込むもの
であって、充填量を量目にするため、ピストン体１２ａ
の作動ストロークはピストン体１２ａのロッド１２ａ１
に固定するカラー１２ｃ（上昇端の規制）で調整され
る。この場合、ピストン体１２ａの作動はエアシリンダ
ー１２ｄで行われる。また、サービスタンク１４からピ
ストン部１２への管路３４とピストン部１２から充填ノ
ズル部２４への管路３６（例えば３／４ ＳＵＳ３０４
パイプ）とは２つの弁体３８ａおよび３８ｂで仕切られ
ており、ピストン体１２ａが上昇して液体を吸い込む時
は弁体３８ａが開きかつ他の弁体３８ｂが閉じ、また、
ピストン体１２ａが下降して液体を送り出すときは弁体
３８ａが閉じかつ他の弁体３８ｂが開くようになってい
る。なお、サービスタンク１４には、レベル計１４ａが
設けられており、そのレベル計１４ａの信号出力により
ポンプユニット１６ａがＯＮ／ＯＦＦ制御されて、屋外
設置の貯溜タンク１６から不足分の液体がサービスタン
ク１４に補充される。また、ピストン部１２は６つの充
填ノズル部２４のそれぞれに液体を送るために６つ設け
られている。

【００１９】実施例の充填機１０の動作を、図１〜図８
に基づき説明する。 （１）屋外の貯溜タンク１６からサービスタンク１４へ
ポンプユニット１６ａから給液して、サービスタンク１
４内に液体を蓄えて置く。また、充填機１０では、スタ
ーホイール２０を間欠作動させて容器８を下部テーブル
１８上で間欠送りする。 （２）ピストン部１２においては、エアシリンダー１２
ｄの作動でピストン体１２ａを上昇させて、シリンダー
体１２ｂ内にサービスタンク１４の液体を吸い込む。

【００２０】（３）充填ヘッド２６が下降して、充填ノ
ズル部２４の先端ノズル２４ａを容器８内に挿入する。
また、充填ヘッド２６の下降により、支持アーム部２６
ａはスターホイール２０に従動して、容器８の移動に同
期して移動する。 （４）ノズルシリンダー２４ｂが作動して（下降して）
先端ノズル２４ａが開く。このとき、前記ピストン体１
２ａが下降してシリンダー体１２ｂ内の液体を押し出
す。 （５）押し出された液体は管路３６を通って、先端ノズ
ル２４ａから容器８内に充填される。

【００２１】（６）前記ピストン体１２ａが下降を完了
した時にノズルシリンダー２４ｂが上昇作動して先端ノ
ズル２４ａを閉じる。 （７）充填ヘッド部２６が上昇して充填ノズル部２４が
容器８から離れたならば、充填ヘッド部２６が反容器反
動方向に回動して、充填ノズル部２４は容器移動方向と
は反対方向に速やかに移動し、原位置（定位置）に戻
る。その間に、ピストン部１２では、ピストン体１２ａ
が上昇して液体を吸い込んでいる。そして、前記の
（２）〜（７）の動作を繰り返して、連続的に容器８の
液体充填を行う。実施例では、６つの充填ノズル部２４
を有していて、６つの容器８ごとに充填を繰り返す。

【００２２】前記のような容器８への液体充填は充填ゾ
ーン（図５参照）で行われて、充填後の容器８の重量が
ロードセル部３０で次々に検出される。つまり、検出テ
ーブル部２８上に移動して来た充填済みの容器８の重量
をロードセル部３０は即時に検出して、重量検出信号を
出力する。そして、ロードセル３０の検出信号に基づ
き、アンプ部３２ｂは容器の重量を勘案して液体の充填
量を求めて、その充填量が量目か否かを判断して、量目
を外れていたら、警報（ブザー等）を発生し充填機１０
を停止させる制御をする。

【００２３】ここで、実施例の充填機１０では、ロード
セル部３０を重量検出手段に用いているが、発明者はこ
れとの比較のために比較例として、図９のように、市販
の電子天秤５０を重量検出手段に用いて計量を行った。
スターホイール２０の充填ポケット部２０ａでは容器８
が該ポケット部２０ａの内周面に接触しているが、比較
例では、図９の（ａ）に示すように、接触した状態で電
子天秤５０の容器８の秤指示値は容器８の実重量と等し
く問題がなかった。しかし、図９の（ｂ）のように電子
天秤５０で計量するまでには、該天秤５０の計量安定時
間（天秤の上皿５０ａが重量により沈み込み完全に数値
が読めるようになるまでの時間）には、１．３〜１．４
秒が必要であった。充填ポケット部２０ａが静止してい
る時間は実施例のものでは、０．８秒であるので、比較
例では、充填機の操業速度を落とさざるを得ない。

【００２４】市販の電子天秤に比べロードセルの方が本
重量測定に適しているのは、安定時間に差があるのでな
く、電子天秤が完全に重量が安定した時点で計量値を出
力（表示）するのに対して、ロードセルは歪（沈みこ
み）をリアルタイムに出力（表示）出来るため、完全に
秤が安定していなくても（重量判定に影響の無い程度の
バラツキにまで達した時点で）重量の判定が出来る事に
よるものである。すなわち結果的には判定時間が短くて
すむ。

【００２５】なお、応答速度向上のため計量台を大きく
することができる。すなわち、本発明の装置設備で重量
を測定するロードセルは加重による歪（沈みこみ）を電
気信号に変換して重量を測定するものである。したがっ
て歪む速度が重量測定の応答性に影響を与える。本実施
例装置での重量測定は、測定物を間欠的に横移動を行い
停止した時点で重量判定を行っており、計量台が小さい
と計量物が横移動する際、一旦計量台上に物がない状態
（無負荷状態）となり、再び次の計量物が計量台に乗る
（負荷状態）という動作を繰り返す。即ちロードセルの
歪は、重量測定の度に一旦歪が戻り再び次の測定物の重
量まで歪むという動作となる。計量物が１０００ｇの場
合、ロードセルは１０００ｇと０ｇとの歪を繰り返し結
局１０００ｇ分の応答時間が必要になる。

【００２６】これに対して、計量台を大きく（広く）す
ることは、横移動する時に計量台上の測定物が、計量台
から離れる時点で次の測定物が計量台に乗るようにする
ことで、セルの歪を完全に戻さない（ロードセルの歪が
負荷状態から無負荷状態に戻る前に再び負荷状態にす
る）様にして歪幅を少なくし、ロードセルの歪の戻りを
少なくして（例えば計量物が１０００ｇの場合、１００
０ｇと４００〜６００ｇの繰り返し）結果的に安定時間
を短縮し応答性を向上させている。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、少な
くとも一つのロードセルを検出面部に設ければ液体充填
量を検出できる。したがって、従来のように容器それぞ
れを乗せる台毎に検出手段およびその充填量測定回路を
設ける必要がなくなり、簡単かつ安価な構成で液体充填
量を測定できる。また、ロードセル自体が高速に重量を
検出することができると共に前記のように検出面部上に
移動して来た容器は速やかに安定するので、移動して来
た容器重量を間を置かずに即時に精度良く検出でき、し
たがって、ロードセルの検出重量に基づき容器内の液体
充填量を高速に精度良く測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る充填機の外観説明図であ
る。

【図２】充填機を含む充填システムの説明図である。

【図３】充填システムの平面図である。

【図４】（ａ）は、充填機を含む容器の充填・包装ライ
ンの説明図、（ｂ）は充填機が逆移動方向のものの説明
図である。

【図５】充填機の充填ゾーンの説明図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、ロードセルおよび検出面
部の説明図である。

【図７】重量測定・測定制御機構の説明図である。

【図８】充填ピストンの説明図である。

【図９】比較例の説明図であって、（ａ）は比較例の測
定状態説明図、（ｂ）は、計量安定時間の説明図であ
る。

【符号の説明】

８ 容器 １０ 充填機 １８ 下部テーブル ２０ スターホイール ２０ａ 充填ポケット部 ２２ 容器ガイド ２４ 充填ノズル部 ２４ａ 先端ノズル ２４ｂ ノズルシリンダー ２６ 充填ヘッド部 ２８ 検出テーブル部 ３０ ロードセル部 ３２ 測定部 ３２ａ 制御シーケンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填機で容器に充填された液体の充填量
   を測定する方法において、 平坦な搬送面部上で容器を移動させ、 移動される容器に液体を充填し、 前記搬送面部の搬送方向途上に設けた上下に変位する検
   出面部上に液体充填後の容器を移動させ、 前記検出面部上に移動した前記容器の重量を前記検出面
   部に設けたロードセルで検出し、 ロードセルの検出重量に基づき容器内の液体充填量を測
   定することを特徴とする液体充填量測定方法。
2. 【請求項２】 充填機で容器に充填された液体の充填量
   を測定する装置において、 平坦な搬送面部と、 前記搬送面部の搬送方向途上に設けられた、上下に変位
   する検出面部と、 前記検出面部に加わる重量を検出するロードセルと、 該搬送面部上および検出面部上で容器を移動させる駆動
   部と、 前記搬送面部上で移動される容器に液体を充填する充填
   部と、 液体充填後の容器が前記検出面部上に移動したときの、
   前記ロードセルの検出重量信号に基づき、前記容器の液
   体充填量を測定する測定部とを有することを特徴とする
   液体充填量測定装置。
3. 【請求項３】 駆動部は液体充填後の容器を検出面部上
   に所定時間位置させるものであることを特徴とする請求
   項２に記載の液体充填量測定装置。