JPH10120089A - タイマー式液体充填方法および装置 - Google Patents

タイマー式液体充填方法および装置

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JPH10120089A
JPH10120089A JP27276896A JP27276896A JPH10120089A JP H10120089 A JPH10120089 A JP H10120089A JP 27276896 A JP27276896 A JP 27276896A JP 27276896 A JP27276896 A JP 27276896A JP H10120089 A JPH10120089 A JP H10120089A
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JP
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filling
container
liquid
flow rate
liquid level
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JP27276896A
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Eiji Matsumoto
英治 松本
Tetsuo Hasegawa
哲郎 長谷川
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、小さい口部の容器であっても、
良好に液面を一定に制御できる。 【解決手段】 容器Bを回転コラム1の容器保持部3に
保持して円形の充填経路Lに沿って移動させ、充填開始
位置Pから充填ノズル13から容器B内に液体を大流量
で所定充填時間充填した後、充填経路L上のレベル検出
位置Sでレベルセンサ22により容器Bの液面高さを検
出し、目標液面高さと測定された液面高さとの差から残
りの補充充填量と小流量充填時間とを演算し、次いで充
填ノズル13から容器B内に液体を小流量で小流量充填
時間充填する。小流量充填時の流量と充填量を充分に小
さくすることで、大流量充填する容器部分に変形があっ
ても、充分に高精度で容器内の液面を一定に制御するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックボト
ルなどの容器に注入される液体の液面を一定にするため
のタイマー式液体充填方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】通常液体が注入された容器は、たとえば
重量式充填装置により、一定重量の液体が注入されて封
止されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スーパーマ
ーケットや店舗に陳列されている飲料ボトルなどは、並
べられた各容器内の液面が一定になっていることが望ま
しい。しかし重量式充填装置で一定重量の液体を容器に
注入した場合、容器の変形や製造誤差により内部の容量
が微妙に相違し、とくに口部の細い容器に口部まで液体
が注入されている場合には、その液面の高さに差が顕著
に現れることがあった。
【0004】ところで、容器に注入する液面を制御する
ものとして、従来、ノズルに液面を直接検知するプロー
ブを設けたものがある。しかし、注入している液がプロ
ーブに直接触れないようにする必要があることや、プロ
ーブとノズルとを電気的に絶縁する必要があるため、ノ
ズルの直径が太くなり、小径の口部を有する容器に適さ
ないという問題があった。
【0005】また市販されている非接触の検出器を使用
して、液面の高さを制御することも可能であるが、安価
なものがないため、複数の充填機に装着すると高コスト
になるという問題があった。
【0006】本発明のうち請求項1記載の発明は、上記
問題点を解決して、低コストで小口径の容器にも適用で
き、充填された液体の液面高さを一定に制御できるタイ
マー式液体充填方法および装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1記載のタイマー式液体充填方法は、
容器を一定の充填経路に沿って移動させ、先ず充填ノズ
ルにより容器内に液体を大流量で所定の大流量充填時間
充填し、次いで充填経路上の液面検出位置で容器の液面
高さを検出し、目標液面高さと測定された液面高さとの
差から充填補充量と、目標液面まで小流量で充填するの
に必要な小流量充填時間とを演算し、さらに充填ノズル
から容器内に液体を小流量充填時間充填するものであ
る。
【0008】また請求項2記載のタイマー式液体充填装
置は、容器を一定の充填経路に沿って移動させる容器搬
送装置と、容器搬送装置に設けられて容器に液体を充填
する充填ノズルと、前記充填ノズルの充填流量を大流量
と小流量に切り換え可能な充填バルブと、前記充填経路
上で容器内の液面を検出するレベルセンサと、充填経路
の上流側で充填バルブを操作して充填ノズルから容器内
に液体を大流量で所定の大流量充填時間供給した後、レ
ベルセンサにより容器内の液面高さを測定し、この液面
高さと目標液面高さとの差から充填補充量と、目標液面
まで小流量で充填するのに必要な小流量充填時間とを演
算し、充填バルブを操作して充填ノズルから容器内に液
体を小流量充填時間充填する充填制御装置とを具備した
ものである。
【0009】上記方法および装置によれば、大流量によ
り迅速に液体を所定量充填した後、その容器の液面を検
出して、目的とする液面までの差を求め、次いで小流量
で液体を補充するので、小流量充填時の流量と充填量を
充分に小さくすることにより、容器に変形や製造誤差が
あり内部の容量が微妙に相違した場合や口部の細い容器
に口部まで液体を注入する場合であっても、容器内の液
面レベルを高精度で一定に制御することができる。しか
も液面を検出する液面検出センサは、充填経路の所定位
置に1個設けるだけでよく、安価に製造することがで
き、また口部の小さい容器にも容易に適用することがで
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係るロータリー
式充填装置の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明す
る。
【0011】図1において、1は固定基台2に垂直軸心
Oを中心に回転自在に支持されて回転駆動装置(図示せ
ず)により所定の速度で矢印A方向に回転駆動される容
器搬送装置である回転コラムで、回転コラム1の外周部
には、容器Bを保持する容器保持部3が等角度ごとにた
とえば20個形成され、円弧状の充填経路Lが形成され
ている。
【0012】回転コラム1の所定位置には、入口スター
ホイール4が配置され、入口コンベヤ装置5から搬入さ
れる容器Bを回転コラム1の容器受台3に順次搬入する
ように構成されている。また入口スターホイール4の矢
印Aの逆側には、出口スターホイール6が配置され、充
填後の容器Bを回転コラム1の容器受台3から出口コン
ベヤ装置7に順次搬出するように構成されている。
【0013】前記容器保持部3は、図2に示すように、
容器Bを底部から保持する容器受台11と、支柱12上
に配置されて充填ノズル13を昇降自在に支持する昇降
機構を備えたノズル支持装置14と、充填ノズル13と
液体供給ホース15との間に介装された充填バルブ16
とを具備し、この充填バルブ16は、大流量電磁弁と小
流量電磁弁とを備え、2段階流量を切り換えできるもの
が選択されている。
【0014】回転コラム1の軸心部には、前記充填バル
ブ16に操作信号を送受するためのスリップリング17
と、回転コラム1の回転を充填バルブ16の数、または
数以上に分割した位置信号が得られる絶対値式のロータ
リエンコーダ(アブソリュートエンコーダ)18とが配
置されている。
【0015】回転コラム1の外周の固定基台2には、
(大流量)充填開始位置Pに配置された光電スイッチな
どからなる容器検出センサ21と、レベル検出位置Sに
配置されたレベルセンサ22と、この下流側に配置され
た光電スイッチなどからなる検出タイミングセンサ23
とが配置されている。24は充填作業を制御する充填制
御装置である。前記レベルセンサ22は、容器Bの液面
高さを検出可能な画像処理方式やレーザー方式、X線方
式などのセンサが採用される。また、レベル検出タイミ
ングセンサ23は、レベルセンサ22の出力信号を容器
Bの端部を検出した時に充填制御装置24に入力するよ
うに指令する出力信号のタイミングを決めるためのセン
サである。
【0016】そして、充填開始位置Pからレベル検出位
置Sの下流側の大流量充填停止位置Qまでの間が容器B
毎に設定される大流量充填区間(時間)Taに構成さ
れ、その大流量充填停止位置Qから第1充填終了位置R
までの間で充填ノズル13からの滴下を行う第1滴下区
間(時間)Tbが設けられる。また第1充填終了位置R
の下流側でレベル検出位置Sが小流量充填開始点とな
り、このレベル検出位置Sから小流量停止位置Tまでの
小流量充填区間(時間)Tcが容器B毎に設定される。
Tdは小流量停止位置Tから第2充填終了位置Uまでの
間で充填ノズル13からの滴下を行う第2滴下区間(時
間)である。
【0017】上記構成における充填方法を図3のタイミ
ングチャートを参照して説明する。 1.入口コンベヤ装置5により搬送された容器Bが入口
スターホイール4を介して回転コラム1の容器保持部3
に搬入され、容器受台11上に保持される。そしてノズ
ル支持装置14により充填ノズル13が下降されて容器
Bの口部に挿入される。
【0018】2.回転ドラム1の回転によりこの容器保
持部3が充填開始位置Pに移動されると、容器検出セン
サ21により容器Bの有無が確認され、ロータリエンコ
ーダ18の信号により容器保持部3の位置とその充填バ
ルブ16が判別される。また制御装置24の大流量充填
用タイマーには、予め、.充填バルブ16の大流量時
の流量、.容器Bの形状および内容積、.レベルセ
ンサ22の液面検出範囲から、大流量で充填し液面をレ
ベルセンサ22の測定範囲の中間部で止めるための大流
量充填時間(Ta)が計算され設定されており、これに
基づいて充填開始位置Pから大流量充填停止位置Qまで
の間で充填バルブ16の大流量用電磁弁が開に切り換え
られ、大流量充填がおこなわれる。
【0019】3.大流量充填区間Taが過ぎて大流量充
填停止位置Qになると、充填バルブ16の大流量用電磁
弁が閉に切り換えられて大流量充填が停止され、次いで
充填ノズル13内の液が滴下される第1滴下区間Tbと
なる。なお、液の滴下が終わる第1充填終了位置は、必
ずレベル検出位置Sよりも上流側となるように大流量充
填時間(Ta)が設定されている。
【0020】4.容器Bがレベル検出位置に達すると、
検出タイミングセンサ23が容器Bの端部を検出し、こ
の検出信号に基づいてレベルセンサ22の検出信号が充
填制御装置24に入力される。充填制御装置24では、
レベルセンサ22からの信号が液面高さHxに換算さ
れ、目標の液面高さHとの差Δhが求められて、.充
填バルブ16の小流量時の流量、.容器Bの形状およ
び内容積から、目標液面高さHまでの補充充填量と、そ
れに必要な小流量による小流量充填時間(区間)Tcが
演算される。そしてその充填バルブ16の小流量用電磁
弁が開に切り換えられて小流量充填が開始される。
【0021】5.小流量充填区間Tcが過ぎて小流量充
填停止位置Tになると、充填バルブ16の小流量用電磁
弁が閉に切り換えられて小流量充填が停止され、次いで
充填ノズル13内の液が滴下される第2滴下区間Tdと
なる。
【0022】6.ノズル支持装置14により充填ノズル
13が上昇されて容器Bの口部から引き出され、次いで
容器受台11上の容器Bが出口スターホイール6に受け
渡されて出口コンベヤ装置7に排出される。
【0023】上記実施の形態によれば、小流量充填区間
Tcの流量および充填量が極力少なくなるように、大流
量充填区間Taの流量およびレベルセンサ22の位置を
決定することにより、大流量充填区間Taで充填する容
器Bの内溶接にバラツキがあっても、充填終了後の液面
を高精度で一定に制御することができる。
【0024】また充填装置のトラブルや上流工程または
下流工程の都合で、容器Bの搬送速度に減速または停止
があっても、液の充填は時間で制御されるため、影響を
受けることがなく、また復帰または再起動しても問題が
ない。
【0025】さらにレベルセンサ22は容器B内の液面
高さを表す信号を出力するものであるため高価である
が、固定基台2に1個設けるだけでよいため、製造コス
トを小さくできる。
【0026】図4,図5は他の実施の形態を示す。上記
実施の形態では、大流量充填区間Taの後、第1滴下区
間Tbと充填停止区間があるが、この実施の形態では大
流量充填停止位置Qに流量切り換え位置QSとなり、こ
こで瞬時にレベルセンサ22の検出信号から液面高さH
xと小流量による小流量充填時間(区間)Tcが演算さ
れ、さらに充填バルブ16の小流量用電磁弁が開に切り
換えられて小流量充填が開始される。
【0027】上記実施の形態によれば、先の実施の形態
に比べて充填時間を短くすることができ、充填経路Lを
短くできる分、装置をコンパクトにすることができる。
【0028】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、大
流量により迅速に液体を所定量充填した後、その容器の
液面を検出して、目的とする液面までの差を求め、次い
で小流量で液体を補充するので、小流量充填時の流量と
充填量を充分に小さくすることにより、容器に変形や製
造誤差があり内部の容量が微妙に相違した場合や口部の
細い容器に口部まで液体を注入する場合であっても、容
器内の液面レベルを高精度で一定に制御することができ
る。しかも液面を検出する液面検出センサは、充填経路
の所定位置に1個設けるだけでよく、安価に製造するこ
とができ、また口部の小さい容器にも容易に適用するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るロータリ式充填装置の実施の形態
を示す概略平面図である。
【図2】図1のI−I断面図である。
【図3】(a),(b)はそれぞれ同ロータリ式充填装
置のタイムチャートを示し、(a)は充填バルブのタイ
ムチャート、(b)は容器充填量のタイムチャートであ
る。
【図4】本発明に係るロータリ式充填装置の他の実施の
形態を示す概略平面図である。
【図5】(a),(b)はそれぞれ同ロータリ式充填装
置のタイムチャートを示し、(a)は充填バルブのタイ
ムチャート、(b)は容器充填量のタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
1 回転コラム 2 固定基台 3 容器保持部 11 容器受台 13 充填ノズル 14 ノズル支持装置 16 充填バルブ 17 スリッブリング 18 ロータリエンコーダ 21 容器検出センサ 22 レベルセンサ 23 検出タイミングセンサ 24 充填制御装置 P 充填開始位置 Q 大流量充填停止位置 S レベル検出位置 T 小流量充填停止位置 Ta 大流量充填区間 Tc 小流量充填区間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容器を一定の充填経路に沿って移動させ、 先ず充填ノズルにより容器内に液体を大流量で所定の大
    流量充填時間充填し、 次いで充填経路上の液面検出位置で容器の液面高さを検
    出し、 目標液面高さと測定された液面高さとの差から充填補充
    量と、目標液面まで小流量で充填するのに必要な小流量
    充填時間とを演算し、 さらに充填ノズルから容器内に液体を小流量充填時間充
    填することを特徴とするタイマー式液体充填方法。
  2. 【請求項2】容器を一定の充填経路に沿って移動させる
    容器搬送装置と、 容器搬送装置に設けられて容器に液体を充填する充填ノ
    ズルと、 前記充填ノズルの充填流量を大流量と小流量に切り換え
    可能な充填バルブと、 前記充填経路上で容器内の液面を検出するレベルセンサ
    と、 充填経路の上流側で充填バルブを操作して充填ノズルか
    ら容器内に液体を大流量で所定の大流量充填時間供給し
    た後、レベルセンサにより容器内の液面高さを測定し、
    この液面高さと目標液面高さとの差から充填補充量と、
    目標液面まで小流量で充填するのに必要な小流量充填時
    間とを演算し、充填バルブを操作して充填ノズルから容
    器内に液体を小流量充填時間充填する充填制御装置とを
    具備したことを特徴とするタイマー式液体充填装置。
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