JPS62182001A - 充填機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動体を容器内に均一に充填するための充填
機に関する。 〔従来の技術〕 一般に、化粧クリーム等の流動体を容器内に充填するに
際しては、液体の充填とは異なる手法を採る必要がある
。 十゛なわち、流動体には高粘性や曳糸性等を呈するもの
があり、これらを硬性の容器に充填するに際しては充填
量を連続的に可変しつつ、ノズルと容器との相対位置を
可変する必要がある。何故なら低流動性の流動体を一定
の流量で充填すると、流動体が容器の底部に拡散しない
うちに充填が進行するため、流動体中に空気が混入する
こととなるからである。 また、ノズルの高さを一定にして充填した場合には、拡
散の進行が遅く、充填完了までに時間がかかることとな
るが、充填開始時にはノズルを底部付近まで降下せしめ
、充填の進行と共にノズルを上昇させるようにすれば、
流動体を強制的に拡散させ、充填効率を向上させること
ができる。このような、機能を持つ充填機として従来は
、実開昭５６−２６６０２号公報、及び実開昭５６−２
４４０２号公報に記載されているものが知られている。 まず、面者の公報に記載されているものは、第１８図に
示すように、流動体３００をノズル３０１から排出し、
そのノズル３０１の下方に配置した容器３０２に充填す
るものであり、ピストン及びシリンダからなる加圧装置
３０３により、流動体３００への加圧がなされるように
なっている。 前記加圧装置３０３とノズル３０１との間には、ロータ
リーバルブ３０４が配置されており、これによりシリン
ダを、ホッパ３０５側、又はノズル３０１側に選択的に
連通せしめろようになっている。 前記加圧装置３０３はカム板３０７と、これにより駆動
されるクランク機構３０８によって作動し、その動作ス
トローク、及び動作タイミングはカム板３０７の形状に
より決定され、これら加圧装置３０３、カム板３０７、
クランク機構３０８は排出奄制御機構３０６を構成して
いる。 一方、ノズル３０１内には流動体５０の充填終了時にそ
の「切れ」を良好ならしめるためのピストン３０９が摺
動自在に配置されており、そのピストン３０９を作動さ
せるためのベルクランク機構３１０が設けられている。 また、第１９図に示す充填機は実開昭５６−２４４０２
号公報に記載されているものであるが、これはノズル３
０１を昇降させるためのノズル位置制御装置３１１を設
けたものであり、カム板３０７で上下動されるブツシュ
ロッド３１２によりノズル３０１側に応力を伝達するよ
うに構成されている。 以上、各公報につき説明したが、要するにこれらのもの
においては、カム板３０７に予め設定されたカムプロフ
ィールに基づいて、流動体３００の単位時間当たりの供
給量を制御すると共に、前記ノズル３０１の高さを制御
するものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一般に充填機は、種々の流動体３００を適宜入れ替えて
使用されるが、上記した従来の充填機においては、充填
動作がカム板３０７の設定内容に限定されるものである
ため、充填する流動体３００の物性によっては充填が困
難となり、使用範囲が限定されるという欠点がある。 すなわち、流動体３００の単位時間当たりの供給量は流
動体３００の物性に応じて微妙に設定する必要があり、
また、ノズル３０１の引き上げ速度についてもその物性
と容器形状に応じた厳密な設定が必要であるが、従来の
ものにおいては流動体を変更する毎に、２つのカム板３
０７・３０７を夫々適合する特性のものに交換しなけれ
ばならず、しかもカム板駆動用のモータの回転速度も、
その都度調整しなければならないため到底その煩に耐え
ないという問題がある。 本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、流
動体の単位時間当たりの供給量やノズルの引き上げ速度
を任意に、しかも極めて容易に設定することができる充
填機とすることを技術的課題とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、容器１０内へ流動体を充填すべきノズルｌと
、このノズルｌの高さを可変すべきノズル位置制御機構
２と、前記ノズルｌから容器ＩＯ内へ充填される流動体
の単位時間当たりの充頃量を可変する充ｔＪ’？ｆｆｌ
制御機構３とを備えている充填機において以下の如き構
成とした。 すなわち、ノズルＩは、充填ポンプＰから送出される流
動体を吐出して容器ＩＯ内に充填するもので、前記ノズ
ル位置制御機構２には、油圧ポンプ９により駆動されて
ノズルｌを上下動自在に支持する第１の油圧シリンダ７
と、この第１の油圧シリンダ７に油圧ポンプ９から供給
されるべき油虫を可変するだめの第１のサーボバルブＢ
ｌとを設けである。 また、前記充填量制御機構３には、油圧ポンプ９により
駆動されて前記充填ポンプＰを作動させ、これにより、
流動体のノズルＩからの吐出ｍを可変する第２の油圧シ
リンダ８と、この第２の油圧シリンダ８に油圧ポンプ９
から供給されるべき油量を可変するだめの第２のサーボ
バルブＢ２とを設けである。 さらに、ノズル位置制御機構２と充填量制御機構３とに
加えて、前記各サーボバルブＢ１・Ｂ２の動作を制御す
るための動作信号発生部４と、前記各サーボバルブＢ１
・Ｂ２の動作パターンを記憶する動作パターン記憶部５
と、この動作パターンを充填すべき容器の種類や性質に
応じて任意に選定して、前記動作信号発生部４へ送出す
るための動作パターン選定部６とを設けて充填機とした
。 なお、サーボバルブＢ１−８２としてはデジタル式・ア
ナログ式のいずれのものを使用してもよい。デジタル式
サーボバルブの場合は弁の開閉に用いるサーボモータと
してパルス信号により駆動制御されるステッピングモー
タＭ１・Ｍ２を使用し、この場合前記動作信号発生部・
１は各ステプピングモータＭｌ−Ｍ２へ供給されるべき
パルスの数及びその動作タイミングを制御するパルス発
生部となる。また、アナログ式サーボバルブの場合、サ
ーボモータとしては二相サーボモータ等を使用し、この
場合前記動作信号発生部４はアナログ信号発生部となる
。 〔作用〕 サーボバルブＢ１−Ｂ２は動作信号発生部４からの動作
信号に基づいて動作し、油圧シリンダ７・８の移動量及
び移動速度を制御する。この制御は動作パターン記憶部
５に予め記憶されたデータに基づいてなされる。このデ
ータは個々に任意値に設定することもできるが動作パタ
ーン選定部６により一括して変更することができる。 前記データは、充填する流動体の物性と容器１０の形状
、口部の高さ等のパラメータに基づき、充填流動体中°
に気泡が生じることなく、最も迅速に充填が完了するよ
うに選定される。ノズル位置制御機構２と充填量制御機
構３とはこのデータに基づき、ノズルｌの高さを連続的
に可変しつつノズル１から吐出される流動体の単位時間
当たりの充填量を調整する。 このように、油圧シリンダ７・８の動作量と動作速度と
は任意に、しかも容易に変更でき、充填作業の内容変更
を迅速になしうる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第２図乃至第１７図に基づいて
説明する。 〈充填機の機械的構造部分〉 この充填機はノズル位置制御機構２により、ノズルｌと
充填量制御機構３とを上下動自在に支持した構造である
。 まず、前記ノズル位置制御機構２について説明すると、
第２図に示すように、シャーシ１１上に油圧ポンプ９が
設けられているとともに、この油圧ポンプ９からの油圧
により駆動されて前記ノズルｌと充填量制御機構３とを
上下動自在に支持する第１の油圧シリンダ７が設けられ
ており、さらに、油圧ポンプ９の上方に容器載支装置１
２が設けられている。 前記油圧シリンダ７は第１のデジタル式サーボバルブと
して第１のステッピングモータＭ１で作動されて油圧ポ
ンプ９からの油量を調節するデジタル電磁弁Ｂｌを有し
ており、このステッピングモータＭｌはパルス信号によ
り駆動制御され、その回転でデジタル電磁弁Ｂｌ内の油
圧切換弁が摺動せしめられて弁の開き具合と開く速度と
が制御されるようになっている。これにより、油圧シリ
ンダ７のストローク量と速度とが制御されてノズルｌの
高さ位置と上下動の速度とが制御される。 このノズルｌの高さ位置は油圧シリンダ７のストローク
量で決定されるので、このノズル１の高さ位置を間接的
に検知するため、油圧シリンダ７のストローク量を検知
して電気量として出力する第１のリニアパルスエンコー
ダＲ１がこの油圧シリンダ７に設けられている。 また、油圧シリンダ７にはノズル１の最下降時にそのロ
ッドによってＯＮ動作されろ近接スイ・ソヂＥＳＩ（下
限センサ）が設けられている。 なお、この第１の油圧シリンダ７はハンドル１３の回転
により手動で上下動できるよう支持され、これによりノ
ズルｌの高さ位置の微調整が可能となっている。 前記容器載支装置１２は、容器ＩＯを回転自在に支持す
る容器回転機構を備えており、この容器回転機構は、第
３図に示すように、中空シャフト２１の」二端に連結し
たチャック機構２２を平ギア２３・２４を介してエアモ
ータ２５で回転させるもので、チャック機構２２は中空
シャフト２１内から送出される圧縮空気で作動されるエ
アシリンダ２６に、このエアシリンダ２６で上下左右に
駆動されるチャック爪２７・２７を設けたもので、この
チャック爪２７・２７で容器１０を収容した容器ホルダ
２８を挾持するものである。 次に、ノズル部分について説明すると、第２図に示すよ
うに、ノズルｌは前記容器載支装置１２により保持され
た容器１０の口部にノズル口３１を向けて垂設され、こ
のノズルｌの上端に充填ポンプＰが連結されているとと
もに、この充填ポンプＰ上に流動体を貯溜したホッパ３
２が設けられ、これらノズル１１充填ポンプＰ１ホツパ
３２は充填量制御機構３とともに基台３３に取り付けら
れ、この基台３３が前記油圧シリンダ７で支持されてい
る。 このノズルｌについては出願人が先に提案しており（特
公昭５８−２２４０２号）、第４図に示すように、ノズ
ル本体４１に注入管４２を垂設し、この注入管４２の先
端をノズル口３１としたもので、ノズル本体４１内には
前記充填ポンプＰから送出される流動体を注入管４２内
へと導入する導入路４３が形成されているとともに、エ
アシリンダ４４が設けられ、また、注入管４２内にはこ
のエアシリンダ４４で上下駆動されるスピンドル４５が
挿着され、このスピンドル４５の上下動によりその先端
が前記ノズル口３１を開閉するようになっている。 充填ポンプＰは、第５図に示すように、エアシリンダ５
１により図示しないラックとピニオンを介して回転駆動
される回転シリンダ５２を内部に設けてあり、この回転
シリンダ５２は一側に切欠き５３を有し、エアシリンダ
５１のロッドが進出したとき回転シリンダ５２の回転に
より切欠き５３が導入路４３に一致し、ロッドが退行し
たとき回転シリンダ５２の回転により切欠き５３がホッ
パ３２の出口に一致するようになっている。この状態は
ロッドの進出した時ＯＮ動作される近接スイッチＥＳ２
（吐出センサ）と、ロッドが退行した時ＯＮ動作される
近接スイッチＥＳ３（吸入センサ）とにより検出される
。さらに、回転シリンダ５２内にはピストン５４が進退
摺動自在に設けられ、このピストン５４は回転シリンダ
５２の切欠き５３がホッパ３２の出口に一致している時
退行して回転シリンダ５２内に流動体を吸い込み、その
後回転シリンダ５２の切欠き５３がノズルｌの導入路４
３に一致した時進出してノズルｌから流動体を吐出する
ようになっている。 最後に、充ｔｉｆｆｉ制御機構３について説明する。 第２図に示すように、前記基台３３上に油圧ポンプ９か
らの油圧で駆動される第２の油圧シリンダ８が設けられ
、この油圧シリンダ８のロッドが前記回転シリンダ５２
内のピストン５４に連結されてピストン５４を進退駆動
している。 この油圧シリンダ８は第２のデジタル式サーボバルブと
して第２のステッピングモータＭ２で作動されて油圧ポ
ンプ９からの浦里を調節するデジタル電磁弁Ｂ２を有し
ており、このステッピングモータＭ２はパルス信号によ
り駆動制御され、その回転により、デジタル電磁弁Ｂ２
内の油圧切換弁が摺動せしめられて弁の開き具合と開く
速度とが制御されるようになっている。これにより、油
圧シリンダ８のストローク量と速度とが制御されて充填
ポンプＰによるホッパ３２からの流動体の吸い込み量と
押し出し量及びその速度が制御され、結果としてノズル
ｌからの流動体の充填量と充填速度が制御されるように
なっている。そして、流動体の充填量は油圧シリンダ８
のストローク量で決定されるので、この流動体の充填量
を間接的に検知するため、油圧シリンダ８のストローク
量を検知して電気量として出力する第２のリニアパルス
エンコーダＲ２がこの油圧シリンダ８に設けられている
。 また、油圧シリンダ８のロッドの最大進出時にＯＮ動作
される近接スイッチＥＳ４　　（充填終了センサ）が設
けられ、充填の完了を検知するようになっている。 ところで、前記各ステッピングモータＭｌ、Ｍ２は、第
６図に示すように、ゼロポイントを起点として正転、及
び逆転するようになっており、ノズル位置制御機構２の
ステッピングモータＭｌの回転限界は、＋３７５〜−４
００ステツプで、充填量制御機構３のステッピングモー
タＭ２の回転限界り、＋３７０ステツプ〜　−３９０ス
テツプ（ただし、ｌステップ角は０．３６°）である。 また、ノズル位置制御機構２の油圧シリンダ７のストロ
ーク量は０００ｘｉ〜１９５ｘｘ、充填量制御機構の油
圧シリンダ８のストロークは００．Ｏｉｉ〜９５．Ｏｍ
ｍに設定されている。 なお、ノズルｌとしては前記のようにスピンドル４５で
ノズル口３１を開閉できるものに限定されるものではな
く、流動体の物性によってはスピンドル４５を設けない
通常のノズル１を用いてもよい。 また、前記のようにスピンドル４５を備えたノズルｌと
しては出願人により別のタイプのものが提案されている
（実願昭５９−１５７４４．１号）。 これは、先に述べたノズル１と異なり、第７図（Ａ　）
（Ｂ　）に示すように、流動体４を導入する導入路４３
の人口が側面に開口しているものである。なお、第７図
（Ｂ）に示す形式のものは容器口部の径が大きい容器に
適用するものであり、ノズル１の下端に第７図（Ａ）の
小径部４６より径の大きい小径部４６を形成してノズル
口３１とし、この小径部４６に密嵌する大径先端部４７
をスピンドル４５の下端に形成したものである。 このように、スピンドル４５を有するノズル１を使用し
た場合、流動体の充填終了時の切れがよくなるが、流動
性の高い流動体を用いた場合には密閉性が不充分となる
場合がある。 そこで、他の構成例として第８図に示す如く、スピンド
ル４５の先端をテーパ状に形成すると共に、小径部４６
の先端部分もその形状に合致するようテーパ状に形成す
れば、閉鎖時

【第８図（Ｂ）】に両者をテーパ面で当接
せしめることができ、密閉性を著しく向上させることが
できる。従って、アルコール等のように隙間への浸透性
が高い液体を充填する場合においても、液漏れ等は生じ
ない。 また、口部の内径が小さい容器１０に充填する場合にお
いては、ノズル１と口部との位置合わせが困難であるが
、第８図（Ａ）に示す如く、ノズルｌの下方に容器ガイ
ド４８を配置することにより両者のセンタリングが容易
となる。この容器ガイド４８にはノズルｌの内接するノ
ズル窓４９が穿設されていると共に、このノズル窓４９
から下方に至るに従って拡開するテーパ部５０が形成さ
れている。この容器ガイド４８はノズルｌを包囲するア
ウターバイブ５１の下端に一体的に取り付けられており
、ノズルｌと充填量制御機構３全体を下動せしめること
によってテーパ部５０が容器１０の口部をセンタ方向に
誘導するように機能する。 また、前記実施例においてノズル１と充填量制御機構３
とは一体的に設けられ、ノズル位置制御機構２の第１の
油圧シリンダ７により上下動自在に支持されているが、
ノズル位置制御機構２はノズルｌの高さ位置を制御する
ためのものであるから、ノズル！のみを上下動自在に支
持するようにしてもよい。その場合は、例えばノズル！
を充填ポンプＰから切り離し、フレキシブルな充填管で
両者を連結して、ノズル１のみが上下動自在となるよう
にして第１の油圧シリンダ７で保持する。 このようにすると軽量なノズルｌのみを支持すればよい
ので、第■の油圧シリンダ７を小形のものにすることが
できる。 く充填機制御のハードウェア〉 次に、充填機制御のためのハードウェアを第９図及び第
１０図に基づいて説明する。なお、以下充填量制御をフ
ィラー、ノズルの高さ位置制御をリフターと略称する。 このハードウェアは基本的には、第１・第２の油圧シリ
ンダ７・８に設けた第１・第２のステッピングモータＭ
ｌ　−Ｍ２にその動作制御を行うためのパルス信号を発
する動作信号発生部としてのパルス発生部４、このパル
ス発生部４からのパルス信号に基づく充填動作パターン
を記憶する動作パターン記憶部５及びその動作パターン
を充填すべき容器の種類や流動体の物性に応じて任意に
選定する動作パターン選定部６を電気的に接続したもの
である。 これらは、第９図に示すようにマイクロコンピュータと
その周辺回路により構成され、このマイクロコンピュー
タの中央演算装置（ＣＰ　Ｕ）６１には、動作パターン
を選定するために、ソフトウェアプログラムを入力する
のキーボード６２と、プログラムに基づく数値制御のた
めの数値を任意に選定するスイッチ群ＳＷとが接続され
ているとともに、バス６３を介してリードオンリーメモ
リ（ＲＯＭ）６４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
６５、デジタルインプット・デジタルアウトプット６６
、キーボード６２及び前記スイッチ群ＳＷで設定した動
作パターンの信号をコントロールカード６７へと送出す
るのデジタルアウトプット６８、既に動作パターンの基
本プログラムを記憶させであるリードオンリーメモリー
６４にそのデータ信号をコントロールカード７１を介し
て受は取るデジタルインプット７２、フィラーとりフタ
−の情況をアナログ量として出力してアナログレコーダ
７３に記録するためのＤ／Ａコンバータ７４、及びＬＥ
Ｄ表示装置７５がそれぞれ接続されている。 そして、デジタルインプット・デジタルアウトプット６
６には第１・第２のステッピングモータＭ１−Ｍ２にパ
ルス信号を発するパルス発生部４とモータードライバ７
６とが接続されているとともに、インターフェイス７７
が接続され、このインターフェイス７７には各リニアパ
ルスエンコーダ１１１−Ｒ２と各近接スイッチＥＳＩ−
ＥＳ４からのパルス信号が入力されるようになっている
。そして、各リニアパルスエンコーダＲ１−Ｒ２から人
力される各油圧シリンダ７・８のストローク量はそれぞ
れに対応してコントロールカード６７に接続されたデジ
タル表示器７８・７９に表示されるようになっている。 また、ＬＥＤ表示装置７５はダイオード・ドライブ回路
８０とこの回路８０により発光される複数のダイオード
８１からなり、複数のダイオード８１はフィラーの情況
とりフタ−の情況とを順次点滅することにより経時的に
表示すべく第１０図（Ａ）に示す制御盤９０に配列され
ている。そして、フィラーの情況を示すダイオード８１
は赤で、リフターの情況を示すダイオード８１は青を使
用している。 なお、ＬＥＤ表示装置７５の代わりにインターフェイス
８２を介してＣＲＴディスプレイ８３を使用することも
できる。ＣＲＴディスプレイ８３を用いれば、フィラー
とりフタ−の動作パターンを連続重ね表示、または繰り
返し・更新表示、もしくはザンブルホールド表示をキー
ボード６２により選択できるようにすることができ、ま
た、キーボード６２やスイッチ群ＳＷからの各種命令や
データ入力を表示できる。この場合、制御盤９０は第１
０図（Ｄ）のような配列となる。 そして、第１０図（Ａ）に示すように、制御盤９０には
前記スイッチ群ＳＷ１電源スイッチ９１．前記各デジタ
ル表示器７８・７９、コンベアスイッチ９２・９３、オ
イルポンプスイッチ９４、動作内容を記録する前記アナ
ログレコーダ７３、スタートボタン９５等が配列されて
いる。 前記スイッチ群ＳＷは、第１θ図（Ｂ）に示すように、
フィラー用のデジタルスイッチ群及びセレクトスイッチ
群と、第１Ｏ図（Ｃ）に示すように、リフター用のデジ
タルスイッチ群及びセレクトスイッチ群とからなる。 これらスイッチ群ＳＷは、前記リードオンリーメモリー
６４に記憶させである動作パターンの基本プログラムに
おいて、容器や流動体の種類・性質に応じて選定すべき
条件設定を数値で行い、ランダムアクセスメモリー６５
に記憶させておくものである。 まず、フィラー用のデジタルスイッチ群及びセレクトス
イッチ群について説明する。 デジタルスイッチＤＳＩ−ＤＳ６はステッピングモータ
Ｍ２の動き量、すなわちデジタル電磁弁Ｂ２内に内装さ
れた油圧切替弁の開度調整による第２の油圧シリンダ８
の動き量を数値で設定するものであり、デジタルスイッ
チＤＳＩ−ＤＳ４は流動体の充填の際のステッピングモ
ータＭ２の動き量を散値で設定するもので、デジタルス
イッチＤＳ５・ＤＳ６はホッパ３２から流動体を充填ポ
ンプＰ内に吸入する際のステッピングモータＭ２の動き
量を設定するものである。また、デジタルスイッチＤＳ
７は油圧フリンゾ８のストローク量を数値で設定するも
のである。このデジタルスイッチＤＳ７により流動体の
充填潰が設定されるが、これとデジタルスイッチＤＳＩ
−ＤＳ４による油圧切換弁の開度調整により充填時間が
設定できる。 セレクトスイッチ５ＳＩ−３Ｓ８はステッピングモータ
Ｍ２の動作速度設定用である。これにより、油圧切換弁
の開閉速度が決定され、デジタルスイッチＤＳＩ〜ＤＳ
７との組み合わせにより、充填スピードを曲線的に変化
させることができ、充填（吐出）・吸入の動作曲線を任
意に設定することができる。 次にリフター用のデジタルスイッチ群及びセレクトスイ
ッチ群について説明する。 デジタルスイッチＤＳ８〜ＤＳ１３、ＤＳ１５・ＤＳ１
６はステッピングモータＭｌの動き量を数値で設定する
ためのらのであり、セレクトスイッチＳＳＩ　−５Ｓ１
９はステッピングモータＭ　Ｉの動作速度を数値で設定
するためのらのである。デジタルスイッチＤＳ１４は上
界中間停止位置設定用であり、デジタルスイッチＤＳ１
７は最高上昇位置設定用である。デジタルスイッチＤＳ
１４・ＤＳ１７の設定数値基準〔０π／７１＋〕は、ノ
ズル位置制御機構２によるリフティング状態が最低位置
にあるときに作動する近接スイッチＥＳＩのＯＮ・ＯＦ
Ｆ動作を境として設定されており、デジタルスイッチＤ
Ｓ８・ＤＳ９、セレクトスイッチＳ３９〜５８１１はデ
ジタルスイッチＤＳ１７による設定値より前記基準位置
（０１１／ｍ）まで下降する動作曲線を設定するもので
、デジタルスイッチ；ＤＳＩＯ〜ＤＳ１３、セレクトス
イッチ５Ｓ１２〜５Ｓ１６は前記基準位置（Ｏｘ／ｉ）
からデジタルスイッチＤＳ１４により設定された数値ま
での間の動作曲線を設定するものである。また、デジタ
ルスイッチＤＳ１５・ＤＳ１６、セレクトスイッチ５Ｓ
１７〜５Ｓ１９はデジタルスイッチＤＳ１４の設定数値
からデジタルスイッチＤＳ１７の設定数値との間の動作
曲線を設定するものである。 以下、これらフィラー用・リフター用のスイッチ群の動
作を説明する。 まず、フィラー用のスイッチ群ＳＷの設定値に基づく動
作を説明すると、エアシリンダ５１が作動して充填ポン
プＰ内の回転シリンダ５２を回転させると、同時にエア
シリンダ５１により近接スイッチＥＳ２がＯＮ動作して
これを感知し、回転シリンダ５２の切欠き５３がノズル
ｌへの導入路４３に一致してからフィラー用スイッチ群
の設定状態が実行されるようになっている。（この時点
で充填ポンプ内には流動体が吸入されているものとする
。）そして、この時点からデジタルスイッチＤＳＩの設
定値までのステッピングモータＭ２の動作速度は、セレ
クトスイッチＳＳＩにより設定されており、次にデジタ
ルスイッチＤＳＩの設定値からデジタルスイッチＤＳ２
の設定値までの数値差分の動作速度はセレクトスイッチ
ＳＳ２で設定され、順次各設定差分におけるステッピン
グモータＭ２の動作速度が設定されているので、これに
基づきＭ１圧シリンダ８が作動して充填が行なわれデジ
タルスイッチＤＳ７て設定した最大ストローク位置（進
出位置）まで油圧シリンダ８が作動すると近接スイッチ
ＥＳ４が感知して作動が停止し、充填が完了する。 この近接スイッチＥＳ４が作動すると、エアシリンダ５
１が作動して充填ポンプＰ内の回転シリンダ５２が近接
スイッチＥＳ３をＯＮ動作せしめる位置まで回転してそ
の切欠き５３がホッパ３２の出口に一致する。この回転
位置においてデジタルスイッチＤＳ５・ＤＳ６、セレク
トスイッチＳＳ６〜ＳＳ８の設定状態に従ってデジタル
スイッチＤＳ７で設定した最大ストローク位置（退行位
置）まで油圧シリンダ８が作動する。これにより、ピス
トン９によって流動体がホッパ３２から充填ポンプＰの
回転シリンダ５２内に吸入される。 なお、前記リニアパルスエンコーダＲ２は油圧シリンダ
８の動作位置を電気信号に変換して、前記表示器７９に
表示する。 次に、リフター用のスイッチ群の設定値に基づく動作を
説明する。 リフター動作は、デジタルスイッチＤＳ１７の設定数値
、すなわち、ノズル１が最高上昇位置にある時点から動
作が開始される。そして、ステッピングモータＭｌは、
まず、デジタルスイッチＤＳ８で設定した数値までセレ
クトスイッチＳＳ９による設定スピードで動き、次にデ
ジタルスイッチＤＳ９の設定値までセレクトスイッチＳ
３１．０の設定スピードで動き、近接スイッチＥＳＩが
ＯＮ動作するまで油圧シリンダ７のロッドが下降して、
ノズルｌと充填量制御機構３とを下降せしめる。この近
接スイツチＥＳＩがＯＮ動作するとセレクトスイッチ５
Ｓ１１で設定した速度で下降が停止する。最下降位置に
おいてノズルの先端は容器ｌＯの口部内に位置し、この
位置からノズル１を上昇させつつ前記の如く充填が開始
される。なお、最下降位置においてノズルｌの先端が容
１０の内底部に接触しないよう、ノズル位置制御装置２
全体の高さをハンドル１３で調整し、その位置を予め前
記基準位置ＣＯｍ／＊”Ｊとしておく。 最下降位置からの上昇動作は、まず、デジタルスイッチ
ＤＳＩＯ−ＤＳ１３とセレクトスイッチ５Ｓ１２〜５８
１６で設定した動作曲線でデジタルスイッチＤＳ１４に
より設定した上昇中間停止位置まで行なわれる。 ここでしばらく停止して充填が完了した後、デジタルス
イッチＤＳ１５・ＤＳ１６とセレクトスイッチ５Ｓ１７
〜５Ｓ１９で設定した動作曲線で油圧シリンダ７による
ノズル１の上昇動作がなされ、デジタルスイッチＤＳ１
７で設定した最高上昇位置まで上昇して停止する。 なお、前記リニアパルスエンコーダＲ１は油圧シリンダ
７の動作位置を電気信号に変換して、前記表示器７８に
表示する。 以上、フィラー動作とりフタ−動作とを別々に説明した
が、充填制御は両者が一体となって行なわれるので、以
下両者の動作関係を説明する。なお、制御盤９０には単
独運転モードスイッチと連続運転モードスイッチとが設
けられており、フィラー・リフターの単独動作確認は単
独運転モードとし、フィラーとりフタ−を連動させる場
合は連続運転モードにする。 制御盤９０に設けたスタートボタン９５をＯＮ動作させ
ると、充填ポンプＰ内の回転シリンダ５２を回転させる
エアシリンダ５１が作動して近接スイッチＥＳ２がこれ
を感知し、回転シリンダ５２の切欠き５３がノズル１へ
の導入路４３に一致する。 ここで、ノズルｌは最高上昇位置にあり、ステッピング
モータＭ１が、まず、デジタルスイッチＤＳ８・ＤＳ９
、セレクトスイッチＳＳ９・５ＳＩＯで設定した動作曲
線で作動してノズルｌが下降し、近接スイッチＥＳＩが
ＯＮ動作するとセレクトスイッチ５８１１で設定した速
度で下降が停止する。 次に、デジタルスイッチＤＳＩＯ〜ＤＳ１３とセレクト
スイッチ５Ｓ１２〜５Ｓ１６で設定した動作曲線でデジ
タルスイッチＤＳ１４により設定した上昇中間停止位置
までノズルｌが上昇し、これに合わせてデジタルスイッ
チＤＳＩ−ＤＳ４、セレクトスイッチＳＳＩ　−３Ｓ５
により設定された動作曲線をもってデジタルスイッチＤ
Ｓ７により設定した最大ストロークだけ油圧シリンダ８
が作動して充填ポンプＰ内の流動体かノズルｌから吐出
され容器１０への充填が完了しＥＳ４がこれを検知する
。ＥＳ／ｌがＯＮ動作するとエアシリンダ４４が作動し
てノズル１内のスピンドル４５がノズル口３１を開閉し
て、流動体の「たれ」を切断する。また、スタートボタ
ン９５をＯＮ動作させてから設定された所定時間まで、
容器回転機構のエアモータ２５が回転・停止して容器Ｉ
Ｏ内の隅々に流動体が充填されるように容器１０を回転
・停止制御する。 充填が完了すると、エアシリンダ５１が作動して充填ポ
ンプＰ内の回転シリンダ５２が近接スイッチＥＳ３を作
動せしめる位置まで回転してその切欠き５３がホッパ３
．２の出口に一致する。この回転位置においてデジタル
スイッチＤＳ５・ＤＳ６、セレクトスイッチＳ３６〜Ｓ
Ｓ８の設定状態に従ってデジタルスイッチＤＳ７で設定
した最大ストローク位置（退行位置）まで油圧シリンダ
８が作動し、ピストン５４によって流動体がホッパ３２
から充填ポンプＰの回転シリンダ５２内に吸入される。 この吸入と同時に、ノズルｌはデジタルスイッチＤＳ１
４により設定した上昇中間停止位置からデジタルスイッ
チＤＳ１５・ＤＳ１６とセレクトスイッチ５Ｓ１７〜５
Ｓ１９で設定した動作曲線に基づく浦圧シリンダ７の作
動により、デジタルスイッチＤＳ１７で設定した最高上
昇位置まで上昇して停止する。 これで、充填のための一連の動作が終了し、容器１０を
取り出す。 なお、第１１図は実使用上のリフトストロークとフィラ
ストロークとを示すものであり、ＬＳ−２はノズル位置
制御機構２の上昇設定位置、ＬＳ−１は充填動作完了に
おける上昇中間停止位置、ＦＳ−１は充填ポンプＰのピ
ストン５４による吸入量設定位置である。この動作曲線
は第１０図（Ｄ）のＣＩＺＴディスプレイ８３に表示さ
れる。 以上、ハードウェア各部の動作曲線をデジタルスイッチ
によって設定した例につき述べたが、その動作曲線の基
本プログラムをリードオンリーメモリー６４に記憶し、
中央演算装置６１に入力せしめ、スイッチ群ＳＷの操作
により、動作曲線を瞬時に変更することができ、また、
このリードオンリーメモリー６４に容器１０の容量、形
状、口部の高さ、充填すべき流動体に合った動作パター
ンを記憶させておくことにより、それに合う動作曲線を
選択することらできる。 く充填機制御のソフトウェア〉 次に、この充填機の制御を行うためのソフトウェアを説
明する。 まず、フィラー動作のソフトウェア制御について第１２
図（Ａ　）（Ｂ　）に示すフローチャートに基づいて説
明する。なお、下記に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ・Ｅ−Ｆはス
テッピングモータＭ２の回転位置を示し、ＦＳ−１は油
圧シリンダ８のストローク量ｍｕｍを表す。位置０００
はステッピングモータＭ２の原点である。そして、Ａ−
１？’はデジタルスイッチＤＳＩ〜ＤＳ６にそれぞれ対
応してそれぞれ設定され、ＦＳ−１はデジタルスイッチ
ＤＳ７により設定される。 各スイッチ群による初期セットの条件は、［０００＞−
Ａ＞−Ｂ＜−Ｃ＜−Ｄ＜０００＜＋Ｅ＞＋Ｆ＞０００］
、［−Ｂ　＞　−３９０１、［＋　Ｅ　＜　＋３７０］
を満足した範囲内であることをマイクロコンピュータが
確認する。フィラのストロークは、［０００ｚ／ｕ＜　
ＦＳ−１＜　９５ｍ１ｍ］に設定される。 最初に、開始ステップ１０１から初期セットステップ１
０２に移行するが、ステップ１０２で初期セットがなさ
れない時は、待機ループに移行する。ステップ１０３で
は、位置Ａまで速度ＩＫＰＰＳで逆方向に２４０ハルス
分送られる。ここで、前記スピンドル５４の位置は上限
（開）方向に設定され、流動体４を排出し得る状態とな
る。次のステップ１０４では位置Ｂまで速度２００ＰＰ
Ｓで逆方向に２０パルス分送られる。同様にステップ１
０５では位置Ｃまで速度３３３ＰＰＳで正方向に３０パ
ルス分戻され、ステップ１０６では位置りまで２５０Ｐ
ＰＳで正方向に２０パルス分戻される。 次のステップ１０７では、近接スイッチＥＳ４　　（充
填終了位置）からの信号があるまで位置りを保持するが
、所定時間経過しても近接スイッチＥＳ４からの信号が
入力されないときはサブルーチンステップ１０８に移行
し、エラー信号を出力して以降のプログラムの実行を停
止させると共に、位置０００に戻される。 次のステップ１０９では近接スイッチＥＳ４からの信号
により、位置０００まで速度２Ｉ（ＰＰＳで正方向に２
１０パルス分戻され、ステップ１１０でその位置が保持
される。ここで、前記スピンドル５４は１３０は下限（
閉）位置に設定され充填を完了する。なお、これと同時
にストローク量ＦＳ−１を加算していたデジタル表示器
７９の充填量表示がゼロセットされるようになっている
。ステップｌｉｔでは近接スイッチＥＳ３　　（吸入セ
ンサ）からの信号が人力されるまで位置０００が保持さ
れる。次のステップ１１２において近接スイッチＥＳ３
からの信号が入力されると位置Ｅまで速度３３３ＰＰＳ
で正方向に　１３５パルス分だけ送られる。ステップ１
１３では位置Ｆまで速度８３３ＰＰＳで逆方向に８５パ
ルス分だけ戻される。ステップ１１４では油圧シリンダ
８のストロークが所定値（ＦＳ−１）にあるか否かが比
較され、この信号が出力されるまで位置Ｆが保持される
。 なお、ここでエラーが発生した場合にはサブルーチンス
テップ１０８に移行する。 次のステップ１１５では、面記所定値（ＦＳ−１）まで
移動した旨の信号により、位置０００まで速度３゜３Ｋ
ＰＰＳで逆方向に５０パルス分だけ戻される。ステッブ
１１６ではＦＳ−１に設定された値２６．５ｚ／ｚより
らストロークスケールの表示値が大きいことが確認され
て、位置０００で保持され、ステップ１１７で終了する
。 次に、リフター制御について第１３図（Ａ　ＸＢ　）の
フローチャートにより説明する。なお、下記に示すＧ−
Ｈ−１−Ｊ−に−Ｍ−ＮはステッピングモータＭ１の回
転位置を示し、ＬＳ−１は上昇中間停止位置、ＬＳ−２
は最高設定上昇位置を表す。また、位置０００はステッ
ピングモータＭｌの原点である。 そして、Ｇ−ＮはデジタルスイッチＤＳ８〜ＤＳ１３・
ＤＳ＋、５・ＤＳ１６に対応してそれぞれ設定され、Ｌ
Ｓ−１はデジタルスイッチＤＳＬ４、ＬＳ−２はデジタ
ルスイッチＤＳ！７により設定される。 各スイッチｎＳＷによる初期セットの条件は、［−４０
０＜−Ｇ＜−Ｈ＜０００＜　Ｉ　＜Ｊ　＞Ｋ＞Ｌ＞００
０＜　Ｍ　＞　Ｎ　＞　０００］、［Ｊ　＜　３７５＞
　Ｍ］であり、油圧シリンダ７のストロークは、［００
０ｍ／＊＜　ＬＳ−１＜　ＬＳ−２＜　ｔ９ｏｚ／ｍ］
に夫々設定される。 まず、ステップ２０１で開始した後ステップ２０２で初
期セットされる。ここで、未セットの時には再度ステッ
プ２０２に戻るループに回帰ずろ。ステップ２０２はス
テップ２０３に移行し、このステップではステッピング
モータＭｌを位置Ｇ　（パルス総数３９５）まで速度Ｉ
　Ｋ　ＰＰＳ　［１０００パルス／秒〕で３９５パルス
分送る。続いてステップ２０４に移行し、位置■］まで
８３３ＰＰＳ（８３３パルス／秒〕で２０５パルス分だ
け戻す。次のステップ２０５ではノズル位置制御機構２
の油圧シリンダ７を近接スイッチＥＳＩ（下限センサ）
の入力があるまで保持する。ここで前記スピンドル４５
の位置は、上限（開）方向に設定される。なお、ここで
動作不良を起こすとエラー信号を送出しそれ以降のプロ
グラムの実行を中止し、初期設定状態にリセットするル
ーチン２０６に移行する。ステップ２０７において、ノ
ズル位置制御機構２のステッピングモータＭｌは近接ス
イッチＥＳＩの信号を受けてＩＫＰＰＳで０００まで戻
される。なお、ここで、近接スイッチＥＳＩからの信号
により油圧シリンダ７のストローク量を加算していたデ
ジタル表示器７８のノズル位置表示がゼロセットされる
ようになっている。ステップ２０８では位置１まで速度
ＩＫＰＰＳで６５パルス分送られ、次のステップ２０９
では位置Ｊまで速度ＩＫＰＰｓで６０パルス分だけ送ら
れる。次のステップ２１０では位置Ｋまで逆方向に速度
３３３ＰＰＳで４５パルス分戻され、さらに、ステップ
２１１で位置りまで逆方向に速度２５０ＰＰＳで１５パ
ルス分だけ戻される。続いてステップ２１２で充填量制
御機構３の位置がＬＳ−１に至るまで位置りを維持する
。なお、ここでエラーが生じるとステップ２１３を介し
て前記ステップ２０６に移行する。次に、ステップ２１
４では、ノズル位置ＬＳ−１に至った旨の信号があると
、位置０００まで速度ＩＫＰＰＳで６５パルス分戻され
る。ここで、前記スピンドル４５は下限（閉）位置に設
定され充填を終了する。続いてステップ２１５で制御盤
のセレクトスイッチが前記単独運転モードに設定されて
いるか連続運転モードに設定されているかが判別され、
連続運転モードに設定されていればステップ２１６に移
行して近接スイッチＥＳ３（吸入センサとして機能する
〕の入力をステップ２１７に移行し、さらにステップ２
１８に移行する。ステップ２１８では位置Ｍまで正方向
に速度８３３ＰＰＳで２１５パルス分だけ送られる。ス
テップ２１９では位置Ｎまで速度８３３ＰＰＳで１７０
パルス分戻され、ＬＳ−２の位置まで移動すべき旨の信
号があるまで位置Ｎを維持するステップ２２０へ移行す
る。ステップ２２１においてこの信号が人力されると位
置０００まで速度ＩＫＰＰＳで４５パルス分だけ逆方向
に戻される。次のステップ２２２では、ＬＳ−２のセッ
ト値１０ｈ＋／ｍより実際のりフタストローク値が大き
いことを確認し、位置０００で保持する。 なお、第１４図及び第１５図に示すフローチャートのよ
うに、充填の終了に合わ仕てスピンドル４５がノズル口
３１を閉鎖し、スタートボタン９５をＯＮ動作さＵ・て
から選定した時間まで容器回転機構が回転・停止するよ
う、エアシリンダ４４、エアーモータ２５が制御される
。 第１６図及び第１７図は上記した動作をタイムチャート
として示したものであり、ステッピングモータＭｌ−Ｍ
２の動作状態と、充填機の動作状態とを対比させたちの
で、これで各フローヂャートの相互関係が明らかとなる
。 なお、以」二の実施例ではステッピングモータとデジタ
ル電磁弁とで形成されたデンタル式サーボバルブを使用
しているが、アナログ式のサーボバルブを使用して前記
装置を構成してもよい。その場合、やや設計変更を要す
るがデジタル信号による制御がアナログ信号によること
となるだけで、基本的には同一である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ノズルから容器内へ充填される流動体
の単位時間当たりの充填量と、ノズルの高さとの夫々の
制御パターンを予め複数種類記憶させ、この制御パター
ンを任意に選定して動作さ仕ることができる。したがっ
て、流動体の物性に応して最適な充填条件を容易に選定
することができ、一台の充填機で水溶液から高粘性のク
リーム状物まで、幅広い物性の流動体を充填することが
できる。 また、油圧により制御するものであるため、充ｔｌ過程
においてら動作か円滑であり、動作曲線ら微妙に可変す
ることができろため、流動体中に気泡か混入するおそれ
らない。しかも、前記制御パターンの選定はキーボード
やスイッチ群、あるいは磁気、又は穿孔カード等により
容易になし得ろため、特別な知識や技能を必要とせず、
迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図を示し、第２図〜第１
５図は、本発明に係る充填機の実施例を示し、第２図は
充填機の機械的構造部分を示す正面図、第３図は容器載
支装置の一部縦断正面図、第４図はノズルの縦断面図、
第５図は充填ポンプ部分の縦断面図、第６図はステッピ
ングモータの平面図、第７図（Ａ　）（Ｂ　）はノズル
の他の実施例を示す縦断面図、第８図（Ａ）はノズルの
別の実施例の断面図を示し、第８図（Ｂ）は閉状態、第
８図（Ｃ）は開状態を夫々示す。第９図はパルス発生部
、動作パターン記憶部及び動作パターン選定部のハード
ウェアを示すブロック図、第１Ｏ図（Ａ）はハードウェ
ア等を収容するための制御盤を示す正面図、第１θ図（
Ｂ　）（Ｃ）はスイッチ群を示す正面図、第１０図（Ｄ
）は他の制御盤の実施例を示す正面図、第１１図は各部
の動作曲線を示すグラフ図、第１２図（Ａ　）（Ｂ　）
は充填量制御過程を示すフローチャート図、第１３図（
Ａ　）（Ｂ　）はノズル位置制御示すフローチャート図
、第１４図はスピンドルによるノズル口の開閉制御を示
すフローチャート図、第１５図は容器回転機構の制御過
程を示すフローチャート図、第１６図は充填量制御過程
を示すタイムチャート図、第１７図はノズル位置制御過
程を示すタイムチャート図である。第１８図及び第１９
図は従来の充填機を示す断面図である。 ｌ・・・ノズル、 ２・・・ノズル位置制御機構、 ３・・・充填量制御機構、 ４・・・動作信号発生部としてのパルス発生部、５・・
動作パターン記憶部、 ６・・・動作パターン選定部、 ７・８・・・油圧シリンダ、 ９・・・油圧ポンプ、 Ｐ・・・充填ポンプ、 Ｂ１・Ｂ２・・・サーボバルブ。 第１図 汀３図 第４図 第６図 汀７図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第８図 （Ａ） （Ｂ）　　　　　（Ｃ） ４ｂ　　　５１　　　　’＋ｔ０　５１第９図 第１０図 第１０図 （Ｃ） Ｗ 窮１１図 嬉１２図 第１４図 第１５図 第１８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内へ流動体を充填すべきノズルと、このノズ
   ルの高さを可変すべきノズル位置制御機構と、前記ノズ
   ルから容器内へ充填される流動体の単位時間当たりの充
   填量を可変する充填量制御機構とを備えている充填機に
   おいて、 前記ノズルは充填ポンプで送出される流動体を吐出して
   前記容器内へ充填するものであり、前記ノズル位置制御
   機構は、ノズルを上下動自在に支持する第１の油圧シリ
   ンダと、この第１の油圧シリンダに油圧ポンプから供給
   されるべき油量を可変するための第１のサーボバルブと
   を備え、前記充填量制御機構は、前記充填ポンプを作動
   せしめて前記ノズルからの流動体の吐出量を可変する第
   ２の油圧シリンダと、この第２の油圧シリンダに油圧ポ
   ンプから供給されるべき油量を可変するための第２のサ
   ーボバルブとを備え、 さらに、ノズル位置制御機構と充填量制御機構とに加え
   て、前記各サーボバルブの動作を制御するための動作信
   号発生部と、前記各サーボバルブの動作パターンを記憶
   する動作パターン記憶部と、この動作パターンを充填す
   べき容器の種類や流動体の性質に応じて任意に選定して
   、前記動作信号発生部へ送出するための動作パターン選
   定部とを備えたことを特徴とする充填機。