JPH10194390A - 高速液体充填機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内での泡立ちや液面の乱れ等の問題を生
じさせることなく、機械の高速運転を可能にする。 【解決手段】 高速液体充填機械は、容器Ｃを一次充填
ステーションＳ1 および二次充填ステーションＳ2 で順
次停止させるように搬送するコンベヤ11と、一次充填ス
テーションＳ1 および二次充填ステーションＳ2 にそれ
ぞれ配置されている一次充填装置21および二次充填装置
22と、一次充填装置21および二次充填装置22に同一種類
の充填液をそれぞれ供給する供給手段と、一次充填装置
21による充填量および二次充填装置21による充填量の合
計が容器内容量と等しくなるように一次充填装置21およ
び二次充填装置22の充填量を制御する制御手段とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ジュー
ス、牛乳等の液体を高速で容器に充填する高速充填機械
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、充填ステーションを有する機械フ
レームと、容器を充填ステーションで順次停止させるよ
うに搬送するコンベヤと、充填ステーションに配置され
ている充填装置と、充填装置に充填液を供給する供給手
段とを備えている液体充填機械が知られている。

【０００３】また、この種の機械として、充填ステーシ
ョンを容器搬送経路に沿って２ステーション設けること
を可能にした包装機械（実開平６−１０１０８号公報）
や、充填ステーションを２ステーション設けることによ
って、接着剤やシーリング材のような高粘度液の充填に
要する時間を増大させることなく高精度な充填を可能と
する方法および装置（特開平８−４８３９３号公報）が
知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】充填機械において、そ
の充填能力を向上させるためには、機械の高速化を図る
ことが考えられる。その場合、機械の運転サイクルが短
くなって、１つの容器に対する充填時間も短くなり、短
時間のうちに容器内容量に相当する液体を充填する必要
がある。そのためには充填時の流速を増加させなければ
ならないが、そうすると、容器内での泡立ちや液面の乱
れ等の問題が発生する。そのため機械の高速運転が困難
となっていた。

【０００５】また、上記実開平６−１０１０８号公報記
載の液体充填包装機の場合、一次充填装置および二次充
填装置は有しているが、一次充填装置および二次充填装
置に同一の充填液を供給する供給手段は有していない上
に、一次充填装置による充填量と二次充填装置による充
填量との合計量が容器内容量と等しくなるように一次充
填装置および二次充填装置の充填量を制御する制御手段
を有していないので、一つの容器に２種類の内容物を別
々に充填しなければならないようなときには有効である
が、充填包装機の高速化のために上記液体充填包装機を
用いることはできなかった。

【０００６】そしてまた、特開平８−４８３９３号公報
記載の高粘度液充填装置の場合、高粘度液を高精度で充
填するため、一次充填ステーションと二次充填ステーシ
ョンへ高粘度液を供給する一次充填経路と二次充填経路
の流量比を９０：１０乃至９９．５：０．５好ましくは
９９：１となるように設定し、二次充填ステーションで
は非常に少量の内容物をゆっくりと充填することによっ
て、一次充填ステーションでほぼ所定量充填された充填
内容物の不足分を正確に補うことが可能となっている。
しかし、一次充填ステーションでほぼ所定量充填された
充填内容物の不足分を正確に補うために、充填量検出手
段が必要となり、また間欠駆動するコンベアによって停
止されられた容器内容物の充填量を正確に検出するた
め、容器を完全に静止させ液面の乱れ等を無くしておく
ことが必要であった。その結果、上記高粘度液充填装置
では、充填内容物の所定量を正確に充填することはでき
ても、充填内容物の所定量を高速でかつ正確に充填する
ことはできなかった。

【０００７】この発明の課題は、容器内での泡立ちや液
面の乱れ等の問題を生じさせることなく、充填内容物の
所定量を高速でかつ正確に充填することができる高速液
体充填機械を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究した結果、本発明を完成するに
至った。

【０００９】すなわち本発明は、一次充填ステーション
および二次充填ステーションを有する機械フレームと、
容器を一次充填ステーションおよび二次充填ステーショ
ンで順次停止させるように搬送するコンベヤと、一次充
填ステーションおよび二次充填ステーションにそれぞれ
配置されている一次充填装置および二次充填装置と、一
次充填装置および二次充填装置に同一種類の充填液をそ
れぞれ供給する供給手段と、一次充填装置による充填量
および二次充填装置による充填量の合計が容器内容量と
等しくなるように一次充填装置および二次充填装置の充
填量を制御する制御手段とを備えている高速液体充填機
械に関する。

【００１０】また、本発明は、一次充填装置および二次
充填装置のそれぞれが、容器搬送経路の上方に配置され
ている充填ノズルと、ピストンを内蔵しかつピストンの
往復動によって充填液を充填ノズルに送り込む定量シリ
ンダと、前記ピストンを任意のストローク量および／ま
たは任意のストローク速度で往復動させる独立した駆動
装置とを備えている上記高速液体充填機械に関する。

【００１１】そしてまた、本発明は、駆動装置が、モー
タと、モータの出力軸の回転運動を直線往復運動に変換
してピストンに伝達させる作動機構とを備えており、制
御手段による制御が、一次充填装置および二次充填装置
のそれぞれのモータの設定パルスを変化させることによ
り行われる上記高速液体充填機械に関する。

【００１２】さらに、本発明は、制御手段により、一次
充填装置による充填量が容器内容量の５０〜８０％に、
二次充填装置による充填量が容器内容量の５０〜２０％
にそれぞれ設定されるようになされている上記高速液体
充填機械に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して、以下詳細に説明する。

【００１４】高速液体充填機械は、一次充填ステーショ
ンＳ1 および二次充填ステーションＳ2 を順次経由して
のびた搬送経路を有する間欠駆動コンベヤ11と、一次充
填ステーションＳ1 および二次充填ステーションＳ2 に
それぞれ配置されている一次充填装置21および二次充填
装置22とを備えている。

【００１５】コンベヤ11の１サイクルの動作で、２つの
有底角筒状紙容器Ｃが２ピッチ分ずつ搬送され、一次充
填ステーションＳ1 および二次充填ステーションＳ2 に
２つずつの容器Ｃが同時に搬入されて停止させられるよ
うになっている。

【００１６】一次充填装置21および二次充填装置22は、
同一構造のものである。以下、一次充填装置21について
説明する。

【００１７】一次充填装置21は、２つの容器Ｃに対応し
うるように一次充填ステーションＳ1 における容器搬送
経路の上方に配置されている２つの充填ノズル31と、こ
れらの充填ノズル31に充填液を定量ずつ送り込む２つの
定量シリンダ32と、これらの定量シリンダ32にそれぞれ
備えられている２つの作動機構33とを備えている。２つ
ずつの充填ノズル31、定量シリンダ32および作動機構33
は、同一構造のものである。

【００１８】充填ノズル31は、垂直筒状ノズル本体41
と、充填液の自重による流下を防止するようにノズル本
体41の下端開口に設けられている金網42と、ノズル本体
41の高さの中程に備えられている流出用逆止弁43と、ノ
ズル本体41の上端に垂直下向きに取付けられかつ洗浄時
等に逆止弁43の弁棒と当接し逆止弁43を開放するように
押動するピストンロッド44を有する弁開放用流体圧シリ
ンダ45とを備えている。定量シリンダ32は、ノズル本体
41に接続管51によって接続されている右端閉鎖水平筒状
シリンダ本体52と、シリンダ本体52に内蔵されているピ
ストン53とを備えている。

【００１９】シリンダ本体52の上端には垂直状入口管61
が接続されている。入口管61内には流入用逆止弁62が備
えられている。入口管61の上端には弁開放用流体圧シリ
ンダ63が垂直下向きに取付けられている。先端部にダイ
ヤフラムを有する流体圧シリンダ63のピストンロッド64
は洗浄時等に逆止弁62の弁棒と当接し逆止弁62を開放す
るように押動する。入口管61の高さの中程には供給管65
の出口端が接続されている。供給管65の入口端は、充填
液タンク66に接続されている。

【００２０】シリンダ本体52とピストン53の間には間隙
が設けられている。この間隙は左右一対のダイヤフラム
71，72によって閉鎖されている。

【００２１】ピストン53の頂壁には水平ピストンロッド
73の右端が連結されている。ピストンロッド73には左端
開口軸孔74が形成されている。ピストンロッド73にはガ
イド筒75が摺動ブッシュ76を介してはめ被せられてい
る。

【００２２】作動機構33は、シリンダ本体52の左端にブ
ラケット81を介して左向きに装備されているサーボモー
タ82と、サーボモータ82の出力軸の回転を直線往復動に
変換してピストンロッド73に伝達するボール・ねじ83と
を備えている。ボール・ねじ83は、サーボモータ82の出
力軸にベルト84を介して連結されかつガイド筒75にベア
リング85を介して支持されているねじ棒86と、ピストン
ロッド73の軸孔74開口縁部に固定されているナット87と
よりなる。

【００２３】一次充填装置21および二次充填装置22の充
填液タンク66は、図示しないパイプラインにより、同一
種類の充填液が供給されるようになっている。また、パ
イプラインを通じて、一次充填装置21および二次充填装
置22に洗浄液が供給されるようになっており、その場
合、流体圧シリンダ45，63の作動によって流出用および
流入用逆止弁43，62が強制的に開かれる。

【００２４】サーボモータ82を正逆回転させることによ
り、ピストン53が左右に往復動させられる。ピストン53
が左動すると、流入用逆止弁62が開かれて、タンク66か
ら定量シリンダ32に充填液が流入する。ピストン53が右
動すると、今度は、流出側逆止弁43が開かれて、定量シ
リンダ32から充填ノズル31に充填液が送り込まれ、送り
込まれた量に相当する充填液が充填ノズル31から吐出さ
れる。

【００２５】１サイクル当たりの充填量は、ピストン53
のストローク量に比例する。充填時の流速は、ピストン
53のストローク量および／またはストローク速度に比例
する。サーボモータ82の設定パルスを変更することによ
り、任意のピストン53のストローク量および速度が得ら
れる。

【００２６】本実施例では、一次充填装置および二次充
填装置の駆動源としてサーボモータを使用しているが、
これに限るものではなく、例えばパルスモータのように
制御装置からのパルスによって作動されるモータであれ
ば使用することができる。さらに、モータの回転角度、
ピストンの移動量等を検出する検出手段を設けることに
よって上記以外のモータであっても使用することが可能
となる。

【００２７】上記のように、本発明における一次充填装
置および二次充填装置のそれぞれは、容器搬送経路の上
方に配置されている充填ノズルと、ピストンを内蔵しか
つピストンの往復動によって充填液を充填ノズルに送り
込む定量シリンダと、前記ピストンを任意のストローク
量および／または任意のストローク速度で往復動させる
独立した駆動装置とを備えていることが好ましい。

【００２８】また、本発明においては、上記のように、
一次充填装置および二次充填装置における駆動装置は、
モータと、モータの出力軸の回転運動を直線往復運動に
変換してピストンに伝達させる作動機構とを備えてお
り、制御手段による制御が、一次充填装置および二次充
填装置のそれぞれのモータの設定パルスを変化させるこ
とにより行われるようになされることが好ましい。

【００２９】そして、駆動装置にモータを使用した場
合、モータに所定のパルスを設定することにより、一次
充填装置および二次充填装置のそれぞれの充填量、充填
時間、一次充填装置および二次充填装置の充填量の割合
を任意の値に容易に設定することができ、また一次充填
装置および二次充填装置の充填量の割合を任意の値に短
時間で設定することができる。したがって、充填内容物
の物性に対して最適な状態での機械の高速運転が可能に
なる。

【００３０】本発明の高速液体充填機械によると、１つ
の容器に対して同一種類の充填液が一次充填装置および
二次充填装置のそれぞれによって容器内容量より少ない
充填量の充填液が別々に充填され、したがって、充填時
間を短くしても、充填時の流速を増加させなくてもよ
く、容器内での泡立ちや液面の乱れ等の問題を生じさせ
ることなく、機械の高速運転、例えば１時間当たり１２
０００本以上の高速運転が可能となる。

【００３１】さらに、本発明において、制御手段によ
り、一次充填装置および二次充填装置の充填量の割合を
制御する場合、充填される液体の性状等に応じて、一次
充填装置による充填量が容器内容量の５０〜８０％に、
二次充填装置による充填量が容器内容量の５０〜２０％
にそれぞれ設定することができる。

【００３２】例えば、清涼飲料水のような粘度の低い液
体の場合、一次充填装置による充填量が二次充填装置に
よる充填量より少ないと、二次充填装置による充填内容
物の流速を一次充填装置による充填内容物の流速より速
くする必要があり、容器開口部近くで内容物の泡立ちや
液面の乱れを生じることとなる。また、一次充填装置に
よる充填量が８０％を超えるように設定すると、一次充
填装置による充填内容物の流速を可能な限り速くしても
液体充填包装機は高速化が図れない。よって、一次充填
装置による充填量が容器内容量の５０〜８０％に、二次
充填装置による充填量が容器内容量の５０〜２０％に設
定されることが好ましい。

【００３３】また、牛乳のように清涼飲料水に比べて内
容物の泡立ちや液面の乱れが生じやすい液体の場合、二
次充填装置による充填内容物の流速を一次充填装置によ
る充填内容物の流速よりもさらに遅くしてやる必要があ
り、また一次充填装置による充填内容物の流速もあまり
速くすることができないことから、一次充填装置による
充填量が容器内容量の６０〜７０％に、二次充填装置に
よる充填量が容器内容量の４０〜８０％に設定されるこ
とが好ましい。

【００３４】次に、実機により行ったテスト結果を説明
する。機械は、容器搬送２列（図示は１列）で、各列容
器２ピッチ送りのものである。容器は、一辺を７０mmと
する正方形の横断面をもつ内容量１０００ccのものを用
いた。充填液は、牛乳である。

【００３５】一次充填装置21によって６７０ccを充填
し、残りの３３０ccを二次充填装置22によって充填し
た。この場合、充填能力は、１６０００本／時間を達成
した。同じ条件で、従来からの１つの充填装置のみで充
填した場合、１２０００本／時間の充填能力が限界であ
ったから、一次および二次充填を行うことにより、充填
能力は約３３％向上した。

【００３６】

【発明の効果】本発明の高速液体充填機械によれば、容
器内での泡立ちや液面の乱れ等の問題を生じさせること
なく、充填内容物の所定量を高速でかつ正確に充填する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高速液体充填機械の側面図であ
る。

【図２】同高速液体充填機械の充填ノズルの垂直縦断面
図である。

【図３】同高速液体充填機械の定量シリンダの垂直縦断
面図である。

【符号の説明】

11 コンベヤ 21 一次充填装置 22 二次充填装置 S1 一次充填ステーション S2 二次充填ステーション Ｃ 容器

フロントページの続き (72)発明者 近藤 雅勝 徳島県板野郡北島町太郎八須字西の川10番 地の１四国化工機株式会社内 (72)発明者 植田 道雄 徳島県板野郡北島町太郎八須字西の川10番 地の１四国化工機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次充填ステーションおよび二次充填ス
   テーションを有する機械フレームと、 容器を一次充填ステーションおよび二次充填ステーショ
   ンで順次停止させるように搬送するコンベヤと、 一次充填ステーションおよび二次充填ステーションにそ
   れぞれ配置されている一次充填装置および二次充填装置
   と、 一次充填装置および二次充填装置に同一種類の充填液を
   それぞれ供給する供給手段と、 一次充填装置による充填量および二次充填装置による充
   填量の合計が容器内容量と等しくなるように一次充填装
   置および二次充填装置の充填量を制御する制御手段と、 を備えている高速液体充填機械。
2. 【請求項２】 一次充填装置および二次充填装置のそれ
   ぞれが、容器搬送経路の上方に配置されている充填ノズ
   ルと、ピストンを内蔵しかつピストンの往復動によって
   充填液を充填ノズルに送り込む定量シリンダと、前記ピ
   ストンを任意のストローク量および／または任意のスト
   ローク速度で往復動させる独立した駆動装置とを備えて
   いる請求項１記載の高速液体充填機械。
3. 【請求項３】 駆動装置が、モータと、モータの出力軸
   の回転運動を直線往復運動に変換してピストンに伝達さ
   せる作動機構とを備えており、制御手段による制御が、
   一次充填装置および二次充填装置のそれぞれのモータの
   設定パルスを変化させることにより行われる請求項２記
   載の高速液体充填機械。
4. 【請求項４】 制御手段により、一次充填装置による充
   填量が容器内容量の５０〜８０％に、二次充填装置によ
   る充填量が容器内容量の５０〜２０％にそれぞれ設定さ
   れている請求項１〜３いずれか記載の高速液体充填機
   械。