JPH10167208A

JPH10167208A - 充填機制御装置

Info

Publication number: JPH10167208A
Application number: JP33232196A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamano; 秀樹山野; Yoichi Okubo; 陽一大久保; Isayuki Matsuo; 勲行松尾
Original assignee: NIPPON TETRAPACK KK
Current assignee: NIPPON TETRAPACK KK
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】包装容器ごとの充填（てん）量にばらつきが生
じるのを防止することができる充填機制御装置を提供す
る。【解決手段】チューブ状の包材１１を間欠的に下方に搬
送する包材搬送手段と、前記チューブ状の包材１１に液
体食品１２を充填する充填ノズル５１と、液体食品１２
の供給源と前記充填ノズル５１との間に配設され、液体
食品１２の供給量を制御する流量制御弁５７と、各包装
容器を形成するためのサイクルタイムに設定された検出
タイミングで、前記チューブ状の包材１１内における液
体食品１２の液面レベルを検出する検出手段と、検出さ
れた液面レベルと基準液面レベルとの偏差に対応させて
前記流量制御弁５７の開度を変更する開度変更手段とを
有する。各サイクルタイムにおいて常に同じ条件で液面
レベルを検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充填（てん）機制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、牛乳、清涼飲料水等の液
体食品が充填されたブリック型の包装容器を製造するた
めの充填機においては、可撓（とう）性の積層体から成
るウェブ状の包材を、縦方向のシールによってチューブ
状にし、その後、チューブ状の包材に液体食品を充填し
ながら横方向のシールを行い、包装容器を製造するよう
にしている。

【０００３】図２は従来の充填機の各工程を表す概略図
である。図において、１０は可撓性の積層体から成るウ
ェブ状の包材である。該包材１０は、図示しない包材製
造機によって製造され、リール２１の状態で充填機にセ
ットされ、充填機の図示しない駆動機構によって繰り出
されて充填機内を搬送される。前記包材１０は、例え
ば、内側から順にポリエチレン樹脂、アルミニウムホイ
ル、紙基材及びポリエチレン樹脂を積層することによっ
て形成される。

【０００４】前記包材１０はガイド２４によって案内さ
れ、図示しないシール装置によって縦方向にシールされ
てチューブ状の包材１１になる。そして、チューブ状の
包材１１が下方に搬送される間に、図示しない製品タン
クから送られた液体食品は、充填ノズル１６を介して上
方から供給され、包材１１内に充填される。次に、該包
材１１は、液体食品が充填された状態で両側から挟持さ
れ、所定の間隔ごとに横方向にシールされ、枕（まく
ら）状の原型容器２３が形成される。

【０００５】続いて、前記包材１１における横方向のシ
ール部分に形成された２本のシールライン間が切断さ
れ、切り離された各原型容器２３はあらかじめ形成され
た折り目に沿って所定の形状に成形され、一定量の液体
食品を収容する図示しない複数の包装容器が完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の充填機においては、製品タンクからの液体食品の供
給量に変動があると、各包装容器を形成するサイクルタ
イムごとに、チューブ状の包材１１内の液体食品の液面
レベルが異なり、それに伴って液体食品がチューブ状の
包材１１に加える圧力も異なるので、各包装容器に収容
される液体食品の量、すなわち、充填量にばらつきが生
じてしまう。

【０００７】特に、縦方向のシール部分を包装容器の底
壁に位置させ、包装容器を横向きに置いた状態で形成す
ると、各シール部分間の距離が短く設定されるので、充
填された液体食品の液面レベルがわずかに変動するだけ
で、充填量にばらつきが生じてしまう。本発明は、前記
従来の充填機の問題点を解決して、包装容器ごとの充填
量にばらつきが生じるのを防止することができる充填機
制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の充
填機制御装置においては、チューブ状の包材を間欠的に
下方に搬送する包材搬送手段と、前記チューブ状の包材
に液体食品を充填する充填ノズルと、液体食品の供給源
と前記充填ノズルとの間に配設され、液体食品の供給量
を制御する流量制御弁と、各包装容器を形成するための
サイクルタイムに設定された検出タイミングで、前記チ
ューブ状の包材内における液体食品の液面レベルを検出
する検出手段と、検出された液面レベルと基準液面レベ
ルとの偏差に対応させて前記流量制御弁の開度を変更す
る開度変更手段とを有する。

【０００９】本発明の他の充填機制御装置においては、
さらに、前記検出タイミングは、前記チューブ状の包材
の下方への移動が開始される直前に設定される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施の形態における充填機制御装置の概念図、図３は本
発明の実施の形態における充填機の要部断面図、図４は
本発明の実施の形態におけるレベルセンサの概略図であ
る。

【００１１】図に示すように、充填機の下部に繰出部１
３２が、上部にフィーディングヘッド１３８がそれぞれ
配設され、前記繰出部１３２に図示しない包材ロールが
セットされる。そして、前記フィーディングヘッド１３
８を作動させると、包材１１は、繰出部１３２から一定
の時間ごとに間欠的に繰り出され、図３に示す上方に搬
送される。前記包材１１は、前記繰出部１３２から繰り
出された状態においてウェブ状であるが、上方に搬送さ
れる間にガイド１３３によって案内されて二つ折りにさ
れる。

【００１２】前記フィーディングヘッド１３８は、表面
に包材ガイドを形成する逆「Ｕ」字形のヘッド本体１３
９、該ヘッド本体１３９を揺動自在に支持する軸１４
１、前記ヘッド本体１３９を上方に押すリンク機構１４
２、及び該リンク機構１４２と連結された連接棒１３７
を有する。そして、前記包材１１の搬送方向における前
記フィーディングヘッド１３８より下流側において、前
記包材１１を固定した状態で、一定の時間ごとに前記連
接棒１３７を進退させ、ヘッド本体１３９を揺動させる
と、前記包材１１は前記ヘッド本体１３９の自由端の移
動距離だけ搬送される。

【００１３】前記フィーディングヘッド１３８によって
搬送され、ヘッド本体１３９において反転させられた包
材１１は、下方の縦シール装置１４４に搬送される。該
縦シール装置１４４は、二つ折りにされた包材１１を縁
部に沿って縦方向にシールしてチューブ状にする。ま
た、前記フィーディングヘッド１３８と縦シール装置１
４４との間において、二つ折りにされた包材１１内に、
充填ユニット１４３から延びる充填ノズル５１が挿入さ
れ、供給源としての図示しない製品タンクから排出され
た液体食品１２が、前記充填ノズル５１を介して包材１
１内に充填される。このとき、該包材１１は、充填され
た液体食品１２によって扁平（へんぺい）な形状から厚
みのある形状にされる。

【００１４】そのために、前記製品タンクと充填ノズル
５１とは製品ライン５４によって接続され、該製品ライ
ン５４に開閉弁５６が配設される。そして、該開閉弁５
６を開閉することによって液体食品１２の流れを制御す
ることができる。すなわち、前記開閉弁５６を開放する
ことによって前記製品タンク内の液体食品１２を包材１
１内に充填し、開閉弁５６を閉鎖することによって液体
食品１２の充填を停止させることができる。

【００１５】また、前記充填ノズル５１は図３に示す下
方に延び、前記包材１１の搬送方向における縦シール装
置１４４より下流側に配設されたガイドステーション１
４６と対向する箇所で開口する。該ガイドステーション
１４６は、厚みのある形状になったチューブ状の包材１
１を把持して案内し、該包材１１を横方向に膨出させ
る。

【００１６】また、前記ガイドステーション１４６によ
って案内された包材１１は、続いて横シール装置１４に
搬送され、該横シール装置１４によって設定距離ごとに
横方向にシールされる。このようにして、連続する包材
１１内に液体食品１２が設定量ずつ充填され密封され
る。そして、前記横シール装置１４の下方に予備成形・
切断装置１５が配設され、該予備成形・切断装置１５に
よって包材１１の予備成形が行われるとともに、各横シ
ール部分において包材１１がカットされ、図示しない複
数の枕状の原型容器が形成される。

【００１７】次に、予備成形が行われた原型容器は前記
予備成形・切断装置１５の下方に配設された本成形装置
１５０に搬送され、該本成形装置１５０によって前記原
型容器の三角耳片が溶着される。このようにして、本成
形が行われた包装容器は、ステーションチェーン１５１
によって図示しない排出部に搬送される。なお、前記フ
ィーディングヘッド１３８及びガイドステーション１４
６によって包材搬送手段が構成される。

【００１８】次に、充填機制御装置について説明する。
図１において、１１は図における下方に搬送されるチュ
ーブ状の包材であり、該包材１１内に充填ノズル５１か
ら吐出させられた液体食品１２が充填されるようになっ
ている。前記充填ノズル５１は製品ライン５４を介して
液体食品１２の図示しない製品タンクに接続され、該製
品タンクに収容された液体食品１２が前記製品ライン５
４を通って充填ノズル５１に供給される。

【００１９】そして、前記製品ライン５４には、液体食
品１２の流れ方向における上流側に開閉弁５６が、該開
閉弁５６より下流側に流量制御弁５７がそれぞれ配設さ
れる。前記開閉弁５６はソレノイド７３によって駆動さ
れて開閉させられ、前記流量制御弁５７はステッピング
モータ７４によって駆動されて開度が調整される。とこ
ろで、前記包材１１内に充填された液体食品１２の液面
レベルが変化すると、前記液体食品１２が包材１１に加
える圧力が変化し、各包装容器ごとの充填量にばらつき
が生じてしまう。そこで、前記包材１１内の液体食品１
２の液面レベルを検出し、該液面レベルに対応させて前
記流量制御弁５７の開度を調整し、充填量を制御するよ
うにしている。

【００２０】そのために、前記包材１１内に静電容量式
のレベルセンサ６１が挿入される。該レベルセンサ６１
は、図４に示すように、ワイヤ状の電極棒６３及び該電
極棒６３を被覆する保護チューブ６２から成り、前記電
極棒６３を液体食品１２内に浸漬（せき）したときに、
静電容量が変化するのを利用して前記液面レベルに対応
する検出信号ＳＧ１を発生させる。なお、６４は高周波
ケーブル、６６はコネクタである。

【００２１】そして、前記レベルセンサ６１の検出信号
ＳＧ１は、液面レベル制御器６５に送られ、該液面レベ
ル制御器６５によって液面レベル信号ＳＧ２に変換さ
れ、該液面レベル信号ＳＧ２は流量制御器６７に送られ
る。この場合、液面レベル信号ＳＧ２は直流電圧で表さ
れ、０〜１０〔Ｖ〕の範囲に収まるように設定される。
そして、前記液面レベル制御器６５には、液面レベルの
最低許容値を表すローレベル値、及び最高許容値を表す
ハイレベル値が初期設定によって設定されていて、前記
液面レベル信号ＳＧ２がローレベル値になると、ローレ
ベル信号ＳＧ３が、前記液面レベル信号ＳＧ２がハイレ
ベル値になると、ハイレベル信号ＳＧ４がそれぞれ発生
させられ、制御装置６９に送られる。

【００２２】また、前記流量制御器６７は、充填機をプ
ロダクションモードにするためのプロダクションオン信
号ＳＧ５を前記制御装置６９から受けると、前記液面レ
ベル信号ＳＧ２を読み込み、検出された液面レベルと目
標の液面レベルを表す基準液面レベルとの偏差を求め、
該偏差に対応する偏差信号ＳＧ６を発生させ、該偏差信
号ＳＧ６を弁開度制御器７１に送る。この場合、偏差信
号ＳＧ６は直流電圧で表され、０〜１０〔Ｖ〕の範囲に
収まるように設定される。そして、前記流量制御器６７
には、基準液面レベル、偏差信号ＳＧ６の最大値、流量
制御器６７自身の応答感度等が初期設定によって設定さ
れる。

【００２３】ところで、前記チューブ状の包材１１の搬
送方向におけるレベルセンサ６１より下流側には前記横
シール装置１４が配設され、該横シール装置１４によっ
て包材１１が両側から挟持され対向面が互いに接触させ
られて、横方向のシールが行われる。このとき、シール
部分より上方の液体食品１２が、前記横シール装置１４
によって押されて上方に逃げるので、前記液面レベルは
シールが行われる前より高くなる。

【００２４】また、シールが行われた後、前記包材１１
が所定量だけ下方に搬送される。したがって、包材１１
の搬送に伴って液体食品１２も下方に搬送されるので、
液体食品１２が供給されているにもかかわらず、液面レ
ベルは低くなる。そして、包材１１が停止させられる
と、液体食品１２が供給されるのに伴って液面レベルは
高くなる。

【００２５】このように、液面レベルはシールが開始さ
れる直前に高くなり、包材１１が下方に移動させられて
いる間に低くなり、包材１１が停止させられると再び高
くなる。しかも、各包装容器を形成するたびに同じ変動
を繰り返す。そこで、レベルセンサ６１を、充填機が一
連の工程中のどの工程に置かれているかを最も端的に検
出することができる場所に配設するようにしている。そ
して、前記弁開度制御器７１の図示しない検出手段は、
各包装容器を形成するための各サイクルタイムにおける
所定のタイミング、すなわち、検出タイミングで偏差信
号ＳＧ６を読み込むようにしている。したがって、各サ
イクルタイムにおいて常に同じ条件で液面レベルを検出
することができるので、流量制御弁５７によって液体食
品１２の供給量を制御したときの、液面レベル、及び液
体食品１２が包材１１に加える圧力が各サイクルタイム
で異なることがなくなる。その結果、各包装容器ごとの
充填量にばらつきが生じるのを防止することができる。

【００２６】本実施の形態においては、前記検出タイミ
ングは、前記横シール装置１４によって包材１１が両側
から挟持された後、フィーディングヘッド１３８（図
３）及びガイドステーション１４６による包材１１の下
方への移動が開始される直前に設定される。この場合、
各サイクルタイム中で最も液面が安定したときに液面レ
ベルを検出することができるので、各包装容器ごとの充
填量にばらつきが生じるのを一層防止することができ
る。

【００２７】そして、前記弁開度制御器７１の図示しな
い開度変更手段は、前記制御装置６９から流量制御弁５
７の調整動作を指示するためのバルブ動作信号ＳＧ７を
受けると、前記偏差信号ＳＧ６を読み込み、検出された
液面レベルと基準液面レベルとの偏差に対応させて流量
制御弁５７の開度を決定する。ところで、前記流量制御
弁５７の開度を決定するに当たり、基準値となるサムホ
イール値が図示しないデジスイッチ等によって設定され
る。そして、前記制御装置６９から読取指示信号Ｎが出
力されると、前記開度変更手段は、前記サムホイール値
を読み取り、該サムホイール値に対応させて流量制御弁
５７の開度を決定し、それまで弁開度制御器７１内に保
持していたサムホイール値を更新する。これにより、前
記弁開度制御器７１は流量制御弁５７の変位量を演算す
る。該変位量は、前記ステッピングモータ７４の回転方
向及び回転角度であり、弁開度制御器７１は、ステッピ
ングモータ７４の回転方向を示す方向信号ＳＧ１０、及
びステッピングモータ７４の回転角度を示すパルス信号
ＳＧ１１を発生させ、モータドライバ７８に送る。

【００２８】そして、該モータドライバ７８は、弁開度
制御器７１から方向信号ＳＧ１０及びパルス信号ＳＧ１
１を受けると、ドライブ信号ＳＧ１２を発生させ、該ド
ライブ信号ＳＧ１２をステッピングモータ７４に送る。
該ステッピングモータ７４は、前記開度変更手段の指示
に基づいて前記ドライブ信号ＳＧ１２に従って駆動さ
れ、前記流量制御弁５７の開度を調整する。なお、前記
弁開度制御器７１及びモータドライバ７８は、制御装置
６９から図示しないモータ駆動電源をオンにするための
イネーブル信号ＳＧ９を受ける。

【００２９】また、前記ソレノイド７３は、制御装置６
９から弁開閉信号ＳＧ１３を受け、前記開閉弁５６を開
閉する。次に、前記構成の充填機制御装置の動作につい
て説明する。図５は本発明の実施の形態における充填機
制御装置の動作を示すタイムチャートである。

【００３０】まず、充填機の図示しない起動用のステッ
プアップボタンをオンにすると、起動モードが開始さ
れ、制御装置６９（図１）内の図示しない第１タイマが
計時を開始する。そして、時間ｔ１が経過すると、制御
装置６９は、前記弁開閉信号ＳＧ１３をオンにしてソレ
ノイド７３を駆動し、開閉弁５６を開放する。なお、初
期状態において、前記流量制御弁５７は、弁開度制御器
７１によって全開状態に置かれる。その結果、前記製品
ライン５４を介して大量の液体食品１２が包材１１内に
供給され、液面レベルは急激に上昇する。

【００３１】そして、前記第１タイマが計時を開始して
から時間ｔ２が経過した時点で、前記制御装置６９から
読取指示信号Ｎが出力されると、弁開度制御器７１は前
述したようにサムホイール値を読み取り、該サムホイー
ル値に基づいて前記流量制御弁５７の開度を決定して更
新し、該開度に対応する流量制御弁５７の変位量を演算
する。また、変位量に基づいてステッピングモータ７４
が駆動され、流量制御弁５７の開度が更新される。この
場合、前記読取指示信号Ｎが出力されるまでは流量制御
弁５７は全開状態になるように制御されているので、流
量制御弁５７はパルス信号ＳＧ１１による指定パルス分
閉鎖方向に動かされ、その後停止させられる。その結
果、前記製品ライン５４を介して一定量の液体食品１２
が包材１１内に充填され、液面レベルの上昇率は少し低
くなる。

【００３２】前記液面レベルが高くなって、前記液面レ
ベル信号ＳＧ２がローレベル値になると、制御装置６９
は、前記弁開閉信号ＳＧ１３をオフにして開閉弁５６を
閉鎖する。このとき、製品ライン５４内には、液体食品
１２の流れ方向における開閉弁５６より下流側に液体食
品１２が残留しているので、前記包材１１内には継続的
に液体食品１２が供給され、製品ライン５４内のすべて
の液体食品１２が包材１１に供給されると、液面レベル
は一定になる。

【００３３】このようにして、起動モードが終了する
と、前記制御装置６９は、タイミングＴ_aにおいてプロ
ダクションオン信号ＳＧ５を発生させ、プロダクション
モードを開始する。そして、制御装置６９は、図示しな
い第２のタイマによって計時を開始し、時間ｔ３が経過
すると、前記弁開閉信号ＳＧ１３を再びオンにして開閉
弁５６を開放する。

【００３４】また、前記流量制御器６７は、制御装置６
９からプロダクションオン信号ＳＧ５を受けると、前記
液面レベル信号ＳＧ２を読み込んで液面レベルを検出
し、検出された液面レベルと基準液面レベルとの偏差を
求め、該偏差に対応する偏差信号ＳＧ６を発生させ、該
偏差信号ＳＧ６を弁開度制御器７１に送る。そして、前
記弁開度制御器７１は、前記偏差信号ＳＧ６を読み込
み、前記偏差に対応させて流量制御弁５７の開度を更新
し、該開度に基づいて流量制御弁５７の変位量を演算
し、方向信号ＳＧ１０及びパルス信号ＳＧ１１をモータ
ドライバ７８に送る。

【００３５】該モータドライバ７８は、弁開度制御器７
１から方向信号ＳＧ１０及びパルス信号ＳＧ１１を受け
ると、ドライブ信号ＳＧ１２を発生させ、該ドライブ信
号ＳＧ１２をステッピングモータ７４に送る。そして、
該ステッピングモータ７４は、前記ドライブ信号ＳＧ１
２に従って駆動され、前記流量制御弁５７の開度を調整
する。

【００３６】このように、検出された液面レベルに基づ
いて前記流量制御弁５７の開度が調整され、充填量が制
御されて、液面レベルが基準液面レベルにされる。な
お、本発明は前記実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、充填機制御装置においては、チューブ状の包材を
間欠的に下方に搬送する包材搬送手段と、前記チューブ
状の包材に液体食品を充填する充填ノズルと、液体食品
の供給源と前記充填ノズルとの間に配設され、液体食品
の供給量を制御する流量制御弁と、各包装容器を形成す
るためのサイクルタイムに設定された検出タイミング
で、前記チューブ状の包材内における液体食品の液面レ
ベルを検出する検出手段と、検出された液面レベルと基
準液面レベルとの偏差に対応させて前記流量制御弁の開
度を変更する開度変更手段とを有する。

【００３８】この場合、前記検出タイミングで液面レベ
ルが検出され、検出された液面レベルと基準液面レベル
との偏差に基づいて、前記流量制御弁の開度が調整され
る。したがって、各サイクルタイムにおいて常に同じ条
件で液面レベルを検出することができるので、液体食品
の供給量を制御したときの、液面レベル、及び液体食品
が包材に加える圧力が各サイクルタイムで異なることが
なくなる。その結果、液体食品の充填量にばらつきが生
じるのを防止することができる。

【００３９】本発明の他の充填機制御装置においては、
さらに、前記検出タイミングは、前記チューブ状の包材
の下方への移動が開始される直前に設定される。この場
合、各サイクルタイム中で最も液面が安定したときに液
面レベルを検出することができるので、各包装容器ごと
の充填量にばらつきが生じるのを一層防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における充填機制御装置の
概念図である。

【図２】従来の充填機の各工程を表す概略図である。

【図３】本発明の実施の形態における充填機の要部断面
図である。

【図４】本発明の実施の形態におけるレベルセンサの概
略図である。

【図５】本発明の実施の形態における充填機制御装置の
動作を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１１包材１２液体食品５１充填ノズル５７流量制御弁６７流量制御器７１弁開度制御器１３８フィーディングヘッド１４６ガイドステーション

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）チューブ状の包材を間欠的に下方
に搬送する包材搬送手段と、（ｂ）前記チューブ状の包
材に液体食品を充填する充填ノズルと、（ｃ）液体食品
の供給源と前記充填ノズルとの間に配設され、液体食品
の供給量を制御する流量制御弁と、（ｄ）各包装容器を
形成するためのサイクルタイムに設定された検出タイミ
ングで、前記チューブ状の包材内における液体食品の液
面レベルを検出する検出手段と、（ｅ）検出された液面
レベルと基準液面レベルとの偏差に対応させて前記流量
制御弁の開度を変更する開度変更手段とを有することを
特徴とする充填機制御装置。
【請求項２】前記検出タイミングは、前記チューブ状
の包材の下方への移動が開始される直前に設定される請
求項１に記載の充填機制御装置。