JPH0977193A - タイマー式充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タイマー式充填装置により容器内に正確な液量
を充填する。 【解決手段】充填液タンクから導管４を介して液体を充
填ノズル２に送り容器６内に充填する。導管４には充填
液通路を開閉する充填液バルブ８が設けられている。こ
のバルブ８は、弾性体のチューブ１０と、シリンダ１６
の作動によってこのチューブ１０を押圧する押圧体１４
と、押圧されたチューブ１０を受けてその荷重を検出す
るロードセル１２と、導管４内の液体圧力を検出する検
出手段２０と、この圧力検出手段２０の検出した圧力に
応じて充填時間を設定し、上記シリンダ１６を作動させ
る制御手段１８とを備えている。バルブ開閉時の荷重を
ロードセル１２によって測定し、実際にバルブ８が開く
時点の荷重を基準値として設定する。この基準値によっ
て実際のバルブ開放時間を計測し、この計測時間に応じ
て上記シリンダ１６を作動する設定時間を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は容器内に液体を充填
する充填装置に係り、特に、充填液バルブをタイマーに
より所定時間開放して充填を行なうタイマー式充填装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】充填装置は、一般に、充填する液体を貯
留する充填液タンクと、容器内に挿入されて上記充填液
をこの容器内に充填する充填ノズルと、上記充填液タン
クから充填ノズルへ液体を送る導管と、この導管の途中
に設けられて充填液の通路を開閉する充填液バルブとを
備えており、タイマー式充填装置では、上記充填液バル
ブを設定時間だけ開放することにより一定量の液体を容
器内に充填するようになっている。

【０００３】上記タイマー式充填装置による容器内への
液体の充填量は、充填液タンクから充填ノズルへ液体を
供給する導管内の液体の圧力と、充填液バルブの開放時
間とによって決定する。そこで、導管内の液体の圧力を
一定に維持することができれば、設定時間だけ充填液バ
ルブを開放することにより常に一定量の液体を容器内に
充填することができる。しかしながら、充填液タンク内
の液量の変動あるいは液体の圧力を一定に調整するため
の調圧弁の精度等により、充填される液体の圧力を一定
に保持することが困難であるという問題があった。そこ
で、圧力検出手段によって導管内の液体の圧力を検出
し、この充填される液体の圧力の変動に応じて充填液バ
ルブの開放時間を調整することにより、常に一定量の液
体を容器内に填することを可能にした液体の圧力充填方
法が提案された（特公平１−４６３９２号）。

【０００４】この公報に記載されている充填方法は、
「容器内に充填すべき液体を蓄えたタンクから充填針に
導管を通して液体を導き、該導管の途中に設けた開閉弁
を開くことによって液体の圧力で液体を容器内に注入す
るものであって、前記開閉弁を開くことにより液体の充
填を開始し、その後に該開閉弁の上流の液体圧力を測定
して、あらかじめ定めている圧力−充填時間関数より測
定圧力に応じた充填時間を演算機で演算し、その演算結
果による時間のあいだ前記開閉弁を開く」ようにしたも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
従来の充填方法では、充填される液体の圧力の変動に応
じて、充填液バルブの開放時間を調整することにより、
あらかじめ定められた充填液量に近い液量を得ることは
可能である。しかしながら、上記充填方法を実施するた
めの充填装置に設けられている開閉弁のように、「ゴム
ホース等の柔らかい材料で作られてる導管１０を、エア
シリンダ１４によって移動押枠１３を固定押枠１２に押
付けることにより閉じ、また、エアシリンダ１４のエア
を遮断してばねにより移動押枠１３を固定押枠１２から
引離すことにより導管１０を開く」ようにした構成の場
合には、制御装置から開閉弁のエアシリンダ１４に送ら
れる充填開始指令信号と、実際に導管１０内の充填液通
路が開いて液体が流下を開始する時間との間、および、
タイマーのカウントにより設定された充填終了時間に達
したときに制御手段から送られるバルブ閉信号と、エア
シリンダ１４が実際に作動して移動押枠１３を移動さ
せ、固定押枠１２とにより導管１０を圧迫して液体の流
下を停止させるまでの間には時間的なずれを生じてしま
うおそれがある。このように、上記従来の装置では、充
填液通路内を流れる液体の圧力については監視している
が、開閉弁が開放して容器内に液体の充填を行なってい
る実際の時間については計測を行なっていないので、た
とえ、液体圧力の変動に応じて開閉弁を開閉する指令信
号のタイミングを調整したとしても、正確な充填液量を
得ることは困難であった。

【０００６】また、充填される液体の圧力を一定にコン
トロールできる場合であっても、充填液バルブ開閉用の
シリンダを作動させるための指令信号を出力する時間
と、実際に充填液バルブが開いて液体が流れている時間
との間には時間的なずれが生ずるおそれがあり、この場
合にも正確な充填量を得ることができないという問題が
あった。

【０００７】本発明は上記欠点を除くためになされたも
ので、設定された充填液バルブの開放時間と、実際に充
填液バルブが開放して充填液通路内を液体が流下してい
る時間とを比較して上記設定時間を補正することにより
正確な充填量を得ることができるタイマー式充填装置を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るタイマー式
充填装置は、容器内に充填する液体を貯留する充填液タ
ンクと、この充填液タンクから充填液通路を介して送ら
れた上記液体を容器内に充填する充填ノズルと、上記充
填液通路の途中に設けられた弾性体のチューブを押圧体
により押圧することによりこの充填液通路の開閉を行な
う充填液バルブと、上記押圧体を設定した時間だけ作動
させて充填液バルブの充填液通路を開閉する制御手段と
を備えており、さらに、上記充填液バルブに、押圧体が
チューブを押圧する際に作用する荷重を測定する荷重測
定手段を設け、この荷重測定手段により測定された荷重
の変化の過程における充填液バルブの開放時点の値を基
準値として設定し、この基準値によって充填液バルブの
充填液通路が実際に開放して液体が流下した後充填液通
路が閉鎖して液体の流下が停止するまでの時間、すなわ
ち、実際に充填が行なわれている時間を計測し、この計
測された充填液バルブの実際の開放時間に応じて、制御
手段により設定された上記押圧体の作動時間を補正する
ようにしたものである。

【０００９】また、第２の発明に係るタイマー式充填装
置は、上記第１の発明の構成に加えて、充填液通路内の
液体の圧力を検出する圧力検出手段を備えており、制御
手段は、この圧力検出手段によって検出された液体の圧
力から上記充填液バルブの開放時間を演算し、この演算
結果に従って上記押圧体を作動させる指令信号を出力す
るするようになっている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図示実施例により本発明を
説明する。図１は本発明の一実施例に係るタイマー式充
填装置の概略を示す図である。図において、２は充填ノ
ズルであり、図示しない充填液タンクから導管４を介し
て供給された充填液を容器６内に充填する。導管４と充
填ノズルと２の間には、充填液の通路を開閉する充填液
バルブ８が設けられている。この充填液バルブ８は、導
管４に接続されたゴムあるいは樹脂等の弾性体から成る
チューブ１０と、このチューブ１０の一側に配置されて
チューブ１０に作用する荷重を測定するロードセル１２
と、チューブ１０を挟んでこのロードセル１２の向かい
側に進退動可能に配置された押圧体１４と、この押圧体
１４をロードセル１２の方向に進退動させるシリンダ１
６とから構成されている。充填液バルブ８は上記シリン
ダ１６の作動によって押圧体１４を進退動させることに
より開閉されるようになっており、押圧体１４が後退し
て充填液バルブ８が開放しているときには、上記導管４
およびチューブ１０内の充填液通路を液体が流れて容器
６内への充填が行なわれ、押圧体１４が前進して充填液
バルブ８が閉じたときには、上記充填液通路が閉鎖して
充填が停止する。

【００１１】上記充填液バルブ８のシリンダ１６は、制
御手段１８によって作動を制御されるようになってお
り、この制御手段１８からの充填停止指令信号（バルブ
閉信号）に応じて作動し、上記押圧体１４を前進させて
弾性体のチューブ１０をロードセル１２側に押圧し、チ
ューブ１０内の充填液通路を圧迫して閉鎖する。また、
シリンダ１６は、制御手段１８からの充填開始指令信号
（バルブ開信号）に応じて後退し、押圧体１４をロード
セル１２側から引離すことにより上記チューブ１０を元
の形状に復帰させてこのチューブ１０内の充填液の通路
を開放する。

【００１２】また、この実施例では、上記導管４に、充
填液タンクから送られる液体の圧力を検出する圧力検出
手段２０が設けられており、この圧力検出手段２０が検
出した液体圧力の検出信号が上記制御手段１８に入力さ
れる。すると、制御手段１８は、この液体圧力から、設
定された充填液量を得るために必要な充填液バルブ８の
開放時間を演算して必要なバルブ開放時間を設定する。
制御手段１８は、上記シリンダ１６に充填開始指令信号
を出力してこのシリンダ１６を作動させると同時にタイ
マーによってカウントを開始し、上記演算結果によって
得られた設定時間が経過した後、シリンダ１６に充填終
了指令信号を出力し、シリンダ１６を逆に作動させて充
填を終了させる。

【００１３】さらに、上記タイマー式充填装置の充填液
バルブ８は、上述のようにロードセル１２を備えてお
り、シリンダ１６の作動により押圧体１４が前進し、こ
のロードセル１２に向かって弾性体チューブ１０を押付
ける際に作用する荷重を検出するようになっている。例
えば、閉じている充填液バルブ８を開く場合には、シリ
ンダ１６が制御手段１８から送られた充填開始指令信号
により、最も前進して停止している位置（バルブ閉位
置）から収縮する方向へ作動を開始する。すると、押圧
体１４が後退してロードセル１２側から次第に遠ざか
り、この押圧体１４とロードセル１２との間で強く圧迫
されていた弾性体のチューブ１０が自らの弾性によって
徐々にもとの状態に戻り始める。

【００１４】ロードセル１２と押圧体１４との間で圧迫
されて密着していた弾性体チューブ１０の内面が離れた
瞬間に、このチューブ１０内の充填液の通路が連通し、
充填液タンクから導管４を介してこの充填液バルブ８の
上流まで送られてきていた液体が、充填液ノズル２に向
かって流下し容器６内への充填が開始する。充填が開始
した後もさらにシリンダ１６は作動を続け、押圧体１４
の後退に伴なってチューブ１０が完全にもとの円筒形の
状態に復帰し、充填液通路が全通する。その後、シリン
ダ１６の作動は停止し、液体がチューブ１０内を継続し
て流下し充填が行なわれる。

【００１５】また、上記のように開放して充填を行なっ
ている充填液バルブ８を閉じる場合には、上記設定時間
のカウントが終了すると同時に制御手段１８から出力さ
れる充填終了指令信号により、シリンダ１６が伸張する
方向（図１の左方）に向かって作動され、可動側の押圧
体１４が固定側のロードセル１２に向かって移動し、こ
れら両者１２，１４間で、上記弾性体の素材から成るチ
ューブ１０を押圧して次第に変形させる。チューブ１０
が押圧されて変形し始めると、このチューブ１０内の充
填液の通路は徐々に狭められる。さらに、このチューブ
１０の変形が大きくなってその内面が密着すると、充填
液通路が閉鎖されて充填液の流れが完全に停止する。充
填液の流れが停止した後も、さらにシリンダ１６の作動
が継続して押圧体１４が移動し、最終的にチューブ１０
を強く圧迫した状態でシリンダ１６の作動が終了する。

【００１６】上記のように、充填液バルブ８が閉じてい
る状態から、制御手段１８が出力する充填開始指令信号
によりシリンダ１６が作動を開始し、充填液バルブ８を
開放して充填を行ない、その後、充填終了指令信号によ
ってシリンダ１６が逆に作動をし、充填液バルブ８が完
全に閉じるまでの全過程における荷重を、上記ロードセ
ル１２が連続的に検出しており、上記充填液バルブ８を
開放する過程では、密着して閉鎖されていたチューブ１
０の内面が離れて、実際に液体がチューブ１０内の充填
液通路を流れ始めるとき、および、充填液バルブ８を閉
鎖する過程では、チューブ１０の内面が密着してその内
部の充填液通路を流れる液体の流下が停止したときの荷
重を、バルブ開放の基準値として設定する。そして、こ
の基準値に基づいて、実際に充填液バルブ８が開放して
充填が行なわれている時間をカウンタによって計測す
る。

【００１７】上記構成に係るタイマー式充填装置による
充填動作の制御について、図２および図３により説明す
る。先ず、導管４内を流れる液体の圧力を所定値に設定
して制御手段１８に入力する（図２のＳ１）。次に、上
記導管４内の液体圧力を上記設定圧力に維持して充填を
行なう場合に、容器６内に規定量の液体を充填するため
に必要な充填液バルブ８の開放時間、すなわち、シリン
ダ１６をオンしてからオフするまでの設定時間を決定す
る（図２のＳ２）。

【００１８】導管４内の液体圧力およびシリンダ１６の
オン・オフの時間を設定した後、制御手段１８がシリン
ダ１６に充填開始指令信号を出力しこのシリンダ１６を
作動させる（図２のＳ３）。シリンダ１６に充填開始指
令信号を出力すると同時に第１のカウンタをオンさせ
て、上記シリンダ１６を作動させる上記設定時間のカウ
ントを開始する。図３に示すように、充填液バルブ８が
閉鎖している間は、シリンダ１６によって押圧体１４が
最も前進してチューブ１０を押圧し、ロードセル１２に
最大の荷重Ｐ１が作用している。図３の時間Ｔ１でシリ
ンダ１６に充填開始の指令信号が入力される。シリンダ
１６は応答時間に僅かな遅れがあり、上記信号が入力さ
れた後、図３の時間Ｔ２でシリンダ１６が作動を開始す
る。シリンダ１６が作動を開始すると、上記押圧体１４
が次第に後退して圧迫されていたチューブ１０がその弾
性によって徐々に復帰し、ロードセル１２が検出する荷
重が次第に低下する。

【００１９】シリンダ１６の作動による押圧体１４の後
退によって圧迫されて変形していたチューブ１０が徐々
にもとの形状に戻りつつある過程で、チューブ１０内の
充填液の通路が開いて液体の流下が開始する（図３の時
間Ｔ３）。この時点でロードセル１２が検出する荷重Ｐ
２を充填液バルブ８の開放の基準値とする。ロードセル
１２の検出する荷重が上記基準値Ｐ２に達すると同時
に、第２のカウンタにより、実際に充填が行なわれてい
る時間、すなわち、チューブ１０内の充填液通路を液体
が流れている時間の計測を開始する（図２のＳ４）。

【００２０】ロードセル１２の検出する荷重が上記基準
値Ｐ２に達した後もシリンダ１６は作動を続けており、
押圧体１４をさらに後退させる。この押圧体１４の後退
につれて、チューブ１０がもとの円筒形に戻り充填液量
が増大するとともに、ロードセル１２が検出する荷重が
低下する。押圧体１４が完全に後退しロードセル１２に
荷重がかからない状態になった後（図３のＴ４）、シリ
ンダ１６の作動が停止する。その後、継続して容器６内
に充填が行なわれる。

【００２１】制御手段１８が充填開始指令信号をシリン
ダ１６に送ってシリンダ１６をオンさせてから、上記図
２のＳ２で設定した時間が経過すると、上記第１カウン
タがカウントを終了し、制御手段１８がシリンダ１６に
充填終了の指令信号を発する（図２のＳ５、図３のＴ
５）。なお、図３のＴ１からＴ５までの時間が、図２の
Ｓ２で設定され、第１のカウンタによってカウントされ
る時間である。制御手段１８からの充填終了指令信号に
より、シリンダ１６は充填液バルブ８を閉じる方向に作
動する。シリンダ１６が指令を受けてから作動を開始す
るまでには、充填液バルブ８の開放時と同様にタイムラ
グがあり、シリンダ１６は図３の時間Ｔ５で指令を受け
た後、時間Ｔ６に至って作動を開始する。

【００２２】シリンダ１６の作動により押圧体１４がロ
ードセル１２の方向に向かって前進しチューブ１０を押
圧する。チューブ１０が押圧体１４に押されてロードセ
ル１２に押付けられることによりロードセル１２が検出
する荷重が上昇する。検出荷重が上昇して基準値Ｐ２に
達した時点で、チューブ１０は圧迫されて内部の充填液
通路が閉鎖され、液体の流下が停止して充填が終了する
（図２のＳ６、図３のＴ７）。上記第２のカウンタは、
充填開始時にロードセル１２の検出する荷重が基準値Ｐ
２に達したとき（図３の時間Ｔ３）にカウントを開始
し、充填終了時に検出荷重が再びこの基準値Ｐ２（図３
の時間Ｔ７）に達するまでの時間、すなわち、実際に充
填液バルブ８のチューブ１０内の充填液通路が開放して
液体が流下している時間を計測している。

【００２３】上記第２カウンタによって充填開始時の基
準値Ｐ２から充填終了時の基準値Ｐ２までの時間が計測
されると、制御手段１８は、上記シリンダ１６をオン・
オフさせる設定時間（Ｔ１〜Ｔ５）と第２カウンタによ
る計測時間（Ｔ３〜Ｔ７）とを比較し、これらの時間の
ずれに応じて、シリンダ１６をオン・オフさせる設定時
間（図２のＳ２で設定した時間）を補正する。このよう
に充填バルブ８を開放するためにシリンダ１６をオン・
オフさせる指令信号を出力する時間と、実際に充填液バ
ルブ８が開放して充填が行なわれている時間との間にず
れがある場合には、上記従来の装置のように、導管内の
液体の圧力を検出し、この圧力の変動に応じてシリンダ
のオン・オフ間の時間を調整したとしても、正確な充填
液量を得ることは困難であったが、本実施例のように、
実際に充填液バルブ８が開放して充填が行なわれている
時間を計測し、この計測時間に従って、シリンダ１６を
オン・オフさせる設定時間を補正することにより、常に
正確な充填液量を得ることが可能になる。

【００２４】上記実施例では、充填液通路の一部を構成
する弾性体のチューブ１０の一側にロードセル１２を配
置し、上記チューブ１０を挟んでその向い側には、シリ
ンダ１６によって進退動される押圧体１４を配置して充
填液バルブ８を構成したが、充填液バルブはこのような
構成に限定されるものではなく、例えば、図４に示すよ
うに、１つの支点（図示せず）を中心に揺動する一対の
アーム１１４，１１５によって弾性体のチューブ１１０
を両側から挟むことによりチューブ１１０内の充填液通
路を開閉するようにしても良い。この場合も、アームの
一方１１５にロードセル１１２を設けておくことによ
り、上記実施例と同様に、充填液バルブ１０８の開閉時
の荷重の変化を検出して、その基準値から実際に充填液
バルブ１０８が開放して充填が行なわれている時間を計
測することができ、この計測時間と、予め設定された充
填開始指令信号と充填終了指令信号との間の時間とを比
較してこの設定時間を修正することが可能である。

【００２５】なお、上記実施例では、導管４に圧力検出
手段２０を設けて導管４内の液体の圧力を検出し、検出
圧力が設定圧力から変動した場合には、この変動に応じ
て、制御手段１８が充填時間を演算し、充填液バルブ８
のオン・オフ時間を変更するようになっているが、導管
４内の液体圧力を一定の圧力にコントロールすることが
できれば、上記のような圧力検出手段２０を省略するこ
とができる。また、上記実施例では、押圧体１４によっ
てチューブ１０を押圧し圧迫することにより開閉を行な
ういわゆるピンチ方式の充填液バルブ８を用いたが、こ
のようなピンチ方式のバルブに限らず、ダイアフラム弁
等その他の形式のバルブを用いることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、充填
する液体を貯留する充填液タンクと、この充填液タンク
から充填液通路を介して送られた上記液体を容器内に充
填する充填ノズルと、上記充填液通路の途中に設けられ
た弾性体のチューブを押圧体により押圧することにより
充填液通路の開閉を行なう充填液バルブと、上記押圧体
を設定時間作動させて充填液バルブの通路を開閉する制
御手段とを備えた充填装置に、上記押圧体がチューブを
押圧する際の荷重を測定する荷重測定手段を設け、この
荷重測定手段により測定された荷重の変化の過程におけ
る液バルブの開放時点の値を基準値として設定し、この
基準値によってバルブ開放時間を計測し、この計測され
たバルブ開放時間に応じて上記押圧体の作動時間を補正
するようにしたことにより、充填液バルブの開放および
閉鎖の信号を発した時間と、実際に充填液バルブが開い
て充填が開始し、また、充填液バルブが閉じて充填液の
流入が停止した時間との間に時間差があった場合にも、
この時間差を補正して規定量の充填液を容器内に充填す
ることができる。

【００２７】また、第２の発明では、上記第１の発明の
構成に加えて、充填液通路内の液体の圧力を検出する圧
力検出手段を備え、制御手段は、この圧力検出手段によ
って検出された液体の圧力から上記充填液バルブの開放
時間を演算し、この演算結果に従って上記押圧体を作動
させる指令信号を出力するするようになっているが、こ
の構成でも、実際に充填液バルブが開いて充填が行なわ
れている時間と、押圧体を作動する設定時間との間に誤
差があったばあいに、その設定時間を補正して正確な充
填液量を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るタイマー式充填装置の
概略図である。

【図２】上記タイマー式充填装置の制御を示すフローチ
ャートである。

【図３】上記タイマー式充填装置の充填液バルブを開閉
する際の荷重の変動を示すグラフである。

【図４】第２の実施例に係る充填液バルブの構成を簡略
化して示す図である。

【符号の説明】

２ 充填ノズル ８ 液バルブ １０ チューブ １２ 荷重測定手段（ロードセル） １４ 押圧体 １８ 制御手段 ２０ 圧力検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填する液体を貯留する充填液タンク
   と、この充填液タンクから充填液通路を介して送られた
   上記液体を容器内に充填する充填ノズルと、上記充填液
   通路の途中に設けられた弾性体のチューブを押圧体によ
   り押圧することにより充填液通路の開閉を行なう充填液
   バルブと、上記押圧体を設定時間作動させて充填液バル
   ブの通路を開閉する制御手段とを備えた充填装置におい
   て、上記押圧体がチューブを押圧する際の荷重を測定す
   る荷重測定手段を設け、この荷重測定手段により測定さ
   れた荷重の変化の過程における液バルブの開放時点の値
   を基準値として設定し、この基準値によってバルブ開放
   時間を計測し、この計測されたバルブ開放時間に応じて
   上記押圧体の作動時間を補正することを特徴とするタイ
   マー式充填装置。
2. 【請求項２】 充填する液体を貯留する充填液タンク
   と、この充填液タンクから充填液通路を介して送られた
   上記液体を容器内に充填する充填ノズルと、上記充填液
   通路の途中に設けられた弾性体のチューブを押圧体によ
   り押圧することにより充填液通路の開閉を行なう充填液
   バルブと、上記充填液通路内の液体の圧力を検出する圧
   力検出手段と、この圧力検出手段によって検出された液
   体の圧力から上記充填液バルブの開放時間を演算し、こ
   の演算結果に従って上記押圧体を作動させる指令信号を
   出力する制御手段とを備えた充填装置において、上記押
   圧体がチューブを押圧する際の荷重を測定する荷重測定
   手段を設け、この荷重測定手段により測定された荷重の
   変化の過程における液バルブの開放時点の値を基準値と
   して設定し、この基準値によってバルブ開放時間を計測
   し、この計測されたバルブ開放時間に応じて上記押圧体
   の作動時間を補正することを特徴とするタイマー式充填
   装置。