JPH1129106A

JPH1129106A - 充填機

Info

Publication number: JPH1129106A
Application number: JP9179397A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nagamitsu; 秀夫長光; Masashi Itou; 真左志伊藤
Original assignee: TOUSEI KK
Current assignee: TOUSEI KK
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】プロセス条件の変化に伴う充填量の自動補正
（落差補正、液面追従）を瞬時に行いながら液体の充填
を行う充填機、及びプロセス条件の変化が大きい場合
や、充填時間が短い場合等、充填中に演算処理ができな
い場合、定流量制御を行いながら、重量充填することと
した充填機を提供する。【解決手段】充填中の液体の流量を検知するための質
量流量計３と、その検知情報を一瞬に、落差補正とし
て、演算処理を行う電子操作盤９とを含み、流量追従型
自動落差補正を行うようにした。また、検知情報に基づ
いて、ポンプ２又は流量コントロール弁４を制御するこ
ととし、充填開始から充填終了までプロセス条件の変化
に影響されることなく、定流量制御を行い、行き過ぎ量
を安定させることで充填精度を上げることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス条件の変
化に伴う充填量の自動補正を瞬時に行いながら液体の充
填を行う充填機に関する。また、本発明は、発泡性のあ
る液体を充填速度の変化にかかわらず衛生的に充填する
充填機に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液体の充填機の中で、充填精度に
関して最も精度の高いものは、ロードセル方式の重量充
填機である。この充填機においても、充填中の原液タン
クのレベルの差異による圧力変化、フィルターの目詰ま
りによる圧力変化、温度変化による液体の粘度変化、そ
して充填する液体の種類が変わった場合に生ずる粘度変
化等のようにプロセス条件の変化によって充填中の流量
が変化してしまうことがある。これらのような場合、落
差（行き過ぎ量）のバラツキとなって充填精度に悪影響
を及ぼす。

【０００３】これらのようなことに対する対策として、
充填完了後にロードセル等を利用したウエイトチェッカ
ーで重量計量を行い、落差補正を行っている。しかし、
このように充填した後に処理しなければならないので、
充填中の容器には適応できず、次の容器からの対応とな
り、プロセス変化の激しい液体においては、満足のでき
る充填ができなかった。また、縦ピロー包装機の連続フ
ィルムへの充填や、Ｂ．Ｉ．Ｂ．（バッグ・イン・ボッ
クス）の連続袋への充填に関しては、容量充填が主流
で、重量充填は不可能とされていた。

【０００４】さらに、上記のようなプロセス条件の変化
という難点を有する液体充填においては、さらに別の問
題もあった。例えば、現在、発泡性のある液体の液面追
従充填の場合、タイマー設定によって充填ノズルが上昇
する速度をコントロールしている。ここで、例えば、ス
トレーナの目詰まりや製品タンクのレベル低下によって
流速が極端に遅くなることがある。すると、充填中にも
かかわらず、充填ノズルが容器の外に出て、液が飛散す
る事故が発生することがある。また、温度変化等により
粘度が低下して、充填速度が速くなった場合、充填ノズ
ルが液中に入り、衛生的な充填を行うことができないお
それがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術の問題点を解消し、プロセス条件の変化に伴う充填
量の自動補正（落差補正、液面追従）を瞬時に行いなが
ら液体の充填を行う充填機を提供することを目的とす
る。また、本発明は、プロセス条件の変化が大きい場合
や、充填時間が短い場合等、充填中に演算処理ができな
い場合、定流量制御を行いながら、重量充填することと
した充填機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、充填機であって、充填中の液体
の流量を検知するための質量流量計と、その検知情報を
一瞬に、落差補正として演算処理を行う電子操作盤とを
含み、流量追従型自動落差補正を行うようにしたことを
特徴とする。請求項２の発明は、充填機であって、充填
中の液体の流量を検知するための質量流量計と、その検
知情報に基づいて、ポンプもしくは流量コントロール弁
又はポンプ及び流量コントロール弁を制御する電子操作
盤とを含み、充填開始から充填終了までプロセス条件の
変化に影響されることなく、定流量制御を行い、行き過
ぎ量を安定させることで充填精度を上げることを特徴と
する。請求項３の発明は、充填機であって、充填中の液
体の流量を検知するための質量流量計と、その検知情報
を一瞬に、落差補正として演算処理を行い、かつその検
知情報に基づいて、ポンプもしくは流量コントロール弁
又はポンプ及び流量コントロール弁を制御する電子操作
盤とを含み、流量追従型自動落差補正を行い、かつ充填
開始から充填終了までプロセス条件の変化に影響される
ことなく、定流量制御を行い、行き過ぎ量を安定させる
ことで充填精度を上げることを特徴とする。請求項４の
発明は、請求項１から３のいずれかの充填機において、
縦ピロー包装機の連続フィルムへの液体の充填、又はバ
ッグ・イン・ボックスの連続袋への液体の充填をＳＩ単
位系のＫｇ単位で充填できるようにしたことを特徴とす
る。請求項５の発明は、充填機であって、充填中の液体
の流量を検知するための質量流量計と、その検知情報と
選択された容器の種類の情報に基づいて演算処理を行う
ための電子操作盤とを含み、充填速度の変化に対して、
正確に液面追従を自動的に行うようにしたことを特徴と
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明にかかる充填機の一実施の
形態を示す。図１において、製品タンク１は、充填する
液体を蓄えるためのものである。ポンプ２は、液体製品
を供給ためのものであり、該ポンプ２から質量流量計
３、質量コントロール弁４、三方切替え弁５及び充填弁
６を経て容器１１に液体が供給される。質量流量計３
は、ラインを流れる液体の流量を質量（重量）で計測す
る。コントロール弁４は、流量制御を行う場合に用いる
弁である。充填機は、さらに制御操作に関係する要素を
備える。このうち、変換器７は、質量流量計からの信号
をアナログとパルスに変換する。シーケンサー８は、充
填弁６のオン・オフや充填機のコンベヤー１２等を制御
する。電子操作盤９は、流量変化に対応した落差補正等
を行うための演算機能を備えている。なお、一点鎖線で
示したライン１０１から１０５は、電子操作盤９から各
機器を制御するためのラインである。

【０００８】ここで、質量流量計３は、例えば以下の測
定原理に基づくものを採用することができる。これはＳ
−ＭａｓｓＭｅｔｅｒ（商標名：東製株式会社製）で
採用されているものである。この測定原理では、電磁力
で加振された２本のＳ形状パイプに働くコリオリの力に
よるＳパイプのねじれたわみから、質量流量を正確に計
測している。測定原理は、ニュートンの第二法則［Ｆ
（力）＝ｍ（質量）×α（加速度）］を基本としてい
る。振動するパイプ内を、液体質量（ｍ）がある流速
（Ｖ）で流れると、流れ方向に対し直角の方向へ加速度
（α）が働く。その結果として、コリオリの力（Ｆｃ）
が生じる。このコリオリの力は、振動するＳパイプにね
じれたわみ減少を生じさせ、それは質量流量に比例した
大きさとなる。

【０００９】Ｓパイプの中央部から対称位置に設けられ
た動作センサーは、それぞれの位置でのねじれたわみに
よる位置検出を行い出力する。このねじれたわみ現象
は、同時にそれぞれの動作センサー位置での出力値に時
間的なズレを生じさせる。すなわち、この出力値の時間
的なズレ（位相差）を検出すれば、質量流量に比例した
信号とすることができる。これらの検出信号は、変換器
で流量に比例した出力信号に演算し、出力又は表示させ
ることができる。また、Ｓパイプの振動周波数は、液体
の密度によって変化するので、変換器でこの周波数変化
を検出し、密度信号として出力させることもできる。

【００１０】次に図２のフローチャートに示した流れに
沿って、図１の実施の形態にかかる充填機の動作を説明
する。まず、電子操作盤９に対し前準備のスタート操作
を命令し（図２のフローチャート中２００、以下参照番
号のみで示す）、操作者が充填量の設定等の計量設定値
を入力する（２０１）。これにて前準備が終了する（２
０２）。充填待機中は三方切替え弁５が、液体を製品タ
ンク側に戻すように設定されている。次いで、操作者が
充填スタートを指示する（２０３）。この操作以降は、
電子操作盤９の指示によって自動的に行われる。充填ス
タート（２０３）の後、充填弁６の開放が指示され（２
０４）、一方、三方切替え弁５が、充填側に切り替わ
る。次いで、充填ポンプ２が運転を開始する（２０
６）。次いで、流路における質量流量を測定するため
に、質量流量計３が流量パルスをカウントし（２０
６）、瞬時流量（重量）を測定する（２０７）。変換器
７は、この瞬時流量（Ｋｇ／ｍｉｎ）をアナログ信号と
パルス信号とに変換する。

【００１１】この瞬時流量の情報に基づいて、落差補正
値に関する演算を自動演算を行う（２０８）。例えば、
２０リットルの計量を設定した場合に、瞬時流量測定に
よる落差が２リットルあると算出されたとする。その場
合には、計量設定値である２０リットルから２リットル
を差し引いた１８リットルのトータル流量を計測した瞬
間に充填弁を閉じるものと設定される。すなわち、充填
弁閉塞設定値を設定して落差を補正することができる。
また、瞬時流量に基づいて同様にして、ポンプ停止補正
値も算出（２０９）する。計量設定値からポンプ停止補
正値を差し引いたものが、ポンプ停止を行うためのポン
プ停止設定値となる。充填量の正確な制御は、上記充填
弁６の落差補正によって行われるが、ポンプ停止は、充
填弁６の閉塞に先だって行うので、ポンプ停止設定値の
算出も必要となる。

【００１２】ここで、以上の計量設定値、充填弁閉塞設
定値、瞬時流量、落差補正値、及びポンプ停止補正値等
をデスプレイにデータ表示する（２１０）。さらに、ポ
ンプ停止設定値になったかどうかを判断し（２１１）、
該当しなければ流量パルスカウント（２０６）に戻り、
該当すれば充填ポンプ２を停止する（２１２）。そし
て、充填弁閉塞設定値になったかどうかを判断し（２１
３）、該当しなければ流量パルスカウント（２０６）に
戻り、該当すれば充填弁６を閉塞する（２１４）

【００１３】充填完了後、最終計量値を計測し（２１
５）、計量設定値と最終計量値等を記録、表示し（２１
７）、計量誤差を演算する（２１６）。さらに、落差補
正の微調整等の自動微調整を行う（２１８）。そして、
次の充填へと移る（２１９）。

【００１４】なお、別の実施の形態として、プロセス条
件の変化が大きい場合や、充填時間が短い場合等、充填
中に上記のような演算処理ができない場合、定流量制御
を行いながら、重量充填することができる。この場合に
は、ポンプ２もしくは流量コントロール弁４のいずれか
一方、又はポンプ２及び流量コントロール弁４の双方を
電子操作盤９によって制御することが好適である。これ
によって、ポンプ２からの吐き出し量をポンプ２の回転
制御や流量コントロール弁４で制御しながら、充填開始
から充填終了までプロセス条件の変化に影響されること
なく、定流量制御を行うことができる。また、このよう
な定流量制御を図２について説明した実施の形態に併用
すれば、行き過ぎ量を安定させることで充填精度を上げ
ることができる。

【００１５】本発明は、縦ピロー包装機の連続フィルム
への液体の充填、又はバッグ・イン・ボックス連続袋
（箱の中に袋を収納したもの）への液体の充填について
適用することができる。図３は、縦ピロー包装機３１に
適用した実施の形態を示す。図３において、図１と同一
参照番号の要素は、前記説明したと同一の機能をはた
す。この実施の形態では、図２のフローチャートで説明
した制御だけを行うこともできるが、さらに、前記した
定流量制御を併用することもできる。なお、定流量制御
のみでも良い。図３の充填機によれば、精度を保持しつ
つ、ＳＩ単位系のＫｇ単位で充填できる。従来、Ｋｇ単
位で行うことは不可能と考えられており、もっぱら容量
制御が行われていた。

【００１６】さらに次いで、充填速度の変化に対して、
正確に液面追従を自動的に行うようにした充填機に関す
る実施の形態について、図４から図６を参照して説明す
る。図４は、本実施の形態にかかる充填機４１の本体部
分を示す。この充填機４１は、サーボモータ４２によっ
て、ボールネジ軸４３を回転させ、これによって充填ノ
ズル部４４を上下させている。なお、４６は充填容器で
ある。充填機４１は、図５に示すような制御網によって
制御される。図５において、図１と同一参照番号の要素
は、前記説明したと同一の機能をはたす。

【００１７】図６に示すように、この充填機４１では、
まず通常の前準備を行い（６０１）、充填量、容器の種
類等を設定値として入力する。次いで、充填をスタート
し（６０３）、充填ノズル部４４を下降させる（６０
４）。容器の下限に進んだかどうかを判断し（６０
５）、該当すれば次のステップに進み、該当しなければ
下降を続ける。次いで充填弁６を開け、ポンプ２を作動
させる（６０６）。質量流量計３で流量を測定し（６０
７）、流量測定情報を変換器７、シーケンサー８を経て
電子操作盤９に送る。ここで、容器選択情報も電子操作
盤９に送られており（６０９）、容器選択情報により好
適な充填ノズル部４４の上昇スピードを演算し、上昇ス
ピード設定値として算出する（６１０）。一方、質量流
量計３からの流量測定情報は、変換器７を経て比較器４
５に導入される（６１１）。この比較器４５には、上昇
スピード設定値も送られて来る。比較器４５で上記流量
情報に基づく液面の上昇スピードに対し、上昇スピード
設定値が適切かどうか判断し（６１３）、適切でなけれ
ば、実測された液面の上昇にノズル部４４が追従するよ
うにノズル部の上昇スピードを制御する（６１２）。適
切な状態が続けば、流量測定によって得られたトータル
量が、流量定量になったかどうか判断する（６１４）。
該当するようになるまで液体の充填が続く。完了後、充
填弁６が閉塞し（６１５）、ポンプ２も停止する。充填
ノズル部４４は上昇端まで上昇する（６１６）。これで
一連の作業が終了する（６１７）。

【００１８】本実施の形態は、充填中の液体の流量を検
知するための質量流量計と、その検知情報と選択された
容器の種類の情報に基づいて演算処理を行うための電子
操作盤とを含み、これらによって充填速度の変化に対し
て、正確に液面追従を自動的に行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、プロセス条件の変化に伴う充填量の自動補
正（落差補正、液面追従）を瞬時に行いながら液体の充
填を行う充填機が提供される。また、本発明によれば、
プロセス条件の変化が大きい場合や、充填時間が短い場
合等、充填中に演算処理ができない場合、定流量制御を
行いながら、正確に重量充填することとした充填機が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を説明するブロック図で
ある。

【図２】図１の実施の形態の動作を説明する流れ図であ
る。

【図３】縦ピロー型に関する本発明の他の実施の形態を
説明するブロック図である。

【図４】液面追従型の実施の形態に使用される充填機の
本体を説明する概念図である。

【図５】液面追従型の実施の形態を説明するブロック図
である。

【図６】液面追従型の実施の形態の動作を説明する流れ
図である。

【符号の説明】

１製品タンク２ポンプ３質量流量計４質量コントロール弁５三方切替え弁６充填弁１１容器１１に液体が供給される。３１充填機４１充填機４２サーボモータ４５比較器４６容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充填中の液体の流量を検知するための質
量流量計と、その検知情報を一瞬に、落差補正として演
算処理を行う電子操作盤とを含み、流量追従型自動落差
補正を行うようにしたことを特徴とする充填機。
【請求項２】充填中の液体の流量を検知するための質
量流量計と、その検知情報に基づいて、ポンプもしくは
流量コントロール弁又はポンプ及び流量コントロール弁
を制御する電子操作盤とを含み、充填開始から充填終了
までプロセス条件の変化に影響されることなく、定流量
制御を行い、行き過ぎ量を安定させることで充填精度を
上げることを特徴とする充填機。
【請求項３】充填中の液体の流量を検知するための質
量流量計と、その検知情報を一瞬に、落差補正として演
算処理を行い、かつその検知情報に基づいて、ポンプも
しくは流量コントロール弁又はポンプ及び流量コントロ
ール弁を制御する電子操作盤とを含み、流量追従型自動
落差補正を行い、かつ充填開始から充填終了までプロセ
ス条件の変化に影響されることなく、定流量制御を行
い、行き過ぎ量を安定させることで充填精度を上げるこ
とを特徴とする充填機。
【請求項４】縦ピロー包装機の連続フィルムへの液体
の充填、又はバッグ・イン・ボックスの連続袋への液体
の充填をＳＩ単位系のＫｇ単位で充填できるようにした
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかの充填機。
【請求項５】充填中の液体の流量を検知するための質
量流量計と、その検知情報と選択された容器の種類の情
報に基づいて演算処理を行うための電子操作盤とを含
み、充填速度の変化に対して、正確に液面追従を自動的
に行うようにしたことを特徴とする充填機。