(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填バルブであって、
液体が流れる流路内に配置される弁体と、
前記液体が流れる方向に沿って前記弁体が着座する弁座と、
前記流路の外部に配置される移動体と、
前記移動体を駆動する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、
前記移動体を駆動する駆動力を出力し、位置および速度の少なくとも前記位置が可変に制御されるモータを有し、
前記弁体は、
当該弁体と前記移動体との間に作用する磁力により前記移動体の移動に追従し、
前記駆動装置により、前記移動体が、前記弁座に突き当てられた前記弁体の位置に対応する弁体ストロークの終端よりも下方にまで駆動されると、前記磁力により前記移動体の移動に追従した前記弁体が前記弁座へと押圧され、
前記モータの制御により、
前記充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、
前記充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が前記第１期間と比べて大きい第２期間と、
前記減少率が前記第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、前記充填バルブによる前記液体の吐出が終了する、
ことを特徴とする充填バルブ。
【請求項２】
前記モータの制御により、
前記充填バルブを開き始めてから、
前記開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、前記増加率が相対的に大きい期間とを経て、前記充填バルブが完全に開かれる、
請求項１に記載の充填バルブ。
【請求項３】
前記駆動装置は、
回転駆動力を出力する前記モータと、
ねじ軸およびナットを有するねじ伝達装置と、を備え、
前記ねじ伝達装置は、
前記回転駆動力を直線的な駆動力に変換して前記移動体へと伝達する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の充填バルブ。
【請求項４】
液体が充填される容器内に液体を導入する流路に設けられ、前記流路内を前記液体が流れる方向に沿って着座する充填バルブを駆動制御する方法であって、
位置および速度のうち少なくとも前記位置が可変に制御されるモータにより出力された駆動力に基づいて、前記流路の外部に配置された移動体を駆動する駆動ステップと、
前記移動体と前記流路内に配置された弁体との間に作用する磁力により、前記弁体が前記移動体の移動に追従する追従ステップと、を備え、
前記駆動ステップでは、前記移動体が、前記弁体の着座する弁座に突き当てられた前記弁体の位置に対応する弁体ストロークの終端よりも下方にまで駆動され、
前記追従ステップでは、前記磁力により前記移動体の移動に追従した前記弁体が前記弁座へと押圧され、
前記モータの制御により、
前記充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、
前記充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が前記第１期間と比べて大きい第２期間と、
前記減少率が前記第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、前記充填バルブによる前記液体の吐出を終了する、
ことを特徴とする充填バルブの駆動制御方法。
【請求項５】
前記モータの制御により、
前記充填バルブを開き始めてから、
前記開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、前記増加率が相対的に大きい期間とを経て、前記充填バルブが完全に開かれる、
請求項４に記載の充填バルブの駆動制御方法。
【請求項６】
液体が充填される容器内に液体を導入する流路に設けられ、前記流路内を前記液体が流れる方向に沿って着座する充填バルブを駆動制御する方法であって、
位置および速度のうち少なくとも前記位置が可変に制御されるモータにより出力された駆動力に基づいて、前記流路の外部に配置された移動体を駆動する駆動ステップと、
前記移動体と前記流路内に配置された弁体との間に作用する磁力により、前記弁体が前記移動体の移動に追従する追従ステップと、を備え、
前記充填バルブを開く際および閉める際に前記モータの前記速度を制御することにより、
時間に対して前記充填バルブの開度が変化する割合を変化させるのであって、
前記充填バルブを閉めて前記充填バルブによる前記液体の吐出を終了する際には、
前記モータの前記速度を制御することで、
前記充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、
前記充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が前記第１期間と比べて大きい第２期間と、
前記減少率が前記第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、前記充填バルブによる前記液体の吐出を終了する、
ことを特徴とする充填バルブの駆動制御方法。
【請求項７】
前記充填バルブを開いて前記充填バルブによる前記液体の吐出を開始する際には、
前記モータの前記速度を制御することで、前記充填バルブを開き始めてから、前記開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、前記増加率が相対的に大きい期間とを経て、前記充填バルブを完全に開く、
ことを特徴とする請求項６に記載の充填バルブの駆動制御方法。
【請求項８】
前記充填バルブの開度に対応する前記液体の物理量が検出された検出値を用いて、
前記開度のフィードバック制御を行う、
ことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の充填バルブの駆動制御方法。
【請求項９】
前記充填バルブよりも上流で前記液体の物理量が検出された検出値を用いて、
前記充填バルブの開度を調整する、
ことを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の充填バルブの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に液体を充填するための充填バルブ、および充填バルブを駆動制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料等の液体を容器に充填する充填機は、供給された容器を保持する保持具と、保持された容器内に液体を導入する導入部とを備えている。導入部には、容器の供給と同期をとって開閉される充填バルブが備えられている。
その充填バルブは、図５に示すように、鉛直方向に形成された流路２の途中に設けられる弁座３と、流路２内に上下移動が可能に設けられる弁体４と、流路２の外部に上下移動が可能に設けられる移動体５とを備えている（特許文献１）。
弁体４と移動体５とのそれぞれには、吸引し合う極性で磁石６が組み込まれており、移動体５を駆動し、磁力により移動体５に弁体４を追従させることで充填バルブが開閉される。
特許文献１において、移動体５を駆動する駆動源としては、圧縮エアが用いられる。圧縮エアの給排気により移動体５を押し下げる（図５（ａ））、あるいは押し上げることで（図５（ｂ））、移動体５が上下方向に駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５４７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮エアの給排気により充填バルブを開閉すると、開閉時に液体の流速が急激に変化することで、液滴が飛散して液はねが生じたり、泡立ちが発生することがある。
それを軽減するため、充填バルブの開度を調整するためには、中間の開度に対応したエアの給排気部を追加する等の構造の変更が必要となる。
そうして段階的な開度調整が可能になったとしても、液種の変更に迅速に対応することが困難である。粘度等の性状が異なる液種に変更されると、効率よく充填するために充填バルブを機械的に調整する作業が欠かせない。
充填バルブの機械的な調整は、充填機に備えられた複数の充填バルブ間で充填状況を均一化する際や、運転モードを変更する際にも行われる。
特に、多品種小ロットで製品を製造する場合、液種毎に充填バルブを適切に調整する作業が必要なことが生産性を下げている。
【０００５】
ところで、位置および速度を可変に制御可能なサーボモータを使用し、サーボモータが出力した回転駆動力から変換した直線的な駆動力により弁体を直接駆動することで充填バルブの開度を調整することも考えられる。
しかし、モータの駆動力により弁体を弁座に突き当てるとモータに過大な負荷が掛かるので、充填バルブを確実に締め切ることが難しい。
【０００６】
以上で述べた課題より、本発明は、充填バルブの開度を自在に調整可能でありながら、確実に締め切ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の充填バルブは、充填バルブであって、液体が流れる流路内に配置される弁体と、液体が流れる方向に沿って弁体が着座する弁座と、流路の外部に配置される移動体と、移動体を駆動する駆動装置と、を備え、駆動装置は、移動体を駆動する駆動力を出力し、位置および速度の少なくとも位置が可変に制御されるモータを有し、弁体は、当該弁体と移動体との間に作用する磁力により移動体の移動に追従し、駆動装置により、移動体が、弁座に突き当てられた弁体の位置に対応する弁体ストロークの終端よりも下方にまで駆動されると、磁力により移動体の移動に追従した弁体が弁座へと押圧され、モータの制御により、充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が第１期間と比べて大きい第２期間と、減少率が第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、充填バルブによる液体の吐出が終了することを特徴とする。
また、本発明の充填バルブにおいては、モータの制御により、充填バルブを開き始めてから、開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、増加率が相対的に大きい期間とを経て、充填バルブが完全に開かれることが好ましい。
【０００８】
本発明の充填バルブにおいて、駆動装置は、回転駆動力を出力するモータと、ねじ軸およびナットを有するねじ伝達装置と、を備え、ねじ伝達装置は、回転駆動力を直線的な駆動力に変換して移動体へと伝達することが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、液体が充填される容器内に液体を導入する流路に設けられ、流路内を液体が流れる方向に沿って着座する充填バルブを駆動制御する方法であって、位置および速度のうち少なくとも位置が可変に制御されるモータにより出力された駆動力に基づいて、流路の外部に配置された移動体を駆動する駆動ステップと、移動体と流路内に配置された弁体との間に作用する磁力により、弁体が移動体の移動に追従する追従ステップと、を備え、駆動ステップでは、移動体が、弁体の着座する弁座に突き当てられた弁体の位置に対応する弁体ストロークの終端よりも下方にまで駆動され、追従ステップでは、磁力により移動体の移動に追従した弁体が弁座へと押圧され、モータの制御により、充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が第１期間と比べて大きい第２期間と、減少率が第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、充填バルブによる液体の吐出を終了することを特徴とする。
本発明の充填バルブを駆動制御する方法においては、モータの制御により、充填バルブを開き始めてから、開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、増加率が相対的に大きい期間とを経て、充填バルブが完全に開かれることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、液体が充填される容器内に液体を導入する流路に設けられ、流路内を液体が流れる方向に沿って着座する充填バルブを駆動制御する方法であって、位置および速度のうち少なくとも位置が可変に制御されるモータにより出力された駆動力に基づいて、流路の外部に配置された移動体を駆動する駆動ステップと、移動体と流路内に配置された弁体との間に作用する磁力により、弁体が移動体の移動に追従する追従ステップと、を備え、充填バルブを開く際および閉める際にモータの速度を制御することにより、時間に対して充填バルブの開度が変化する割合を変化させるのであって、充填バルブを開いて充填バルブによる液体の吐出を開始する際には、モータの速度を制御することで、充填バルブを閉めることで行われる吐出終了処理の開始に続く第１期間と、充填バルブの開度の単位時間当たりの減少率が第１期間と比べて大きい第２期間と、減少率が第１期間および第２期間のいずれに対しても小さい第３期間と、を経て、充填バルブによる液体の吐出を終了することを特徴とする。
本発明の充填バルブを駆動制御する方法においては、充填バルブを開いて充填バルブによる液体の吐出を開始する際には、モータの速度を制御することで、充填バルブを開き始めてから、開度の単位時間当たりの増加率が相対的に小さい期間と、増加率が相対的に大きい期間とを経て、充填バルブを完全に開くことが好ましい。
【００１１】
本発明の充填バルブの制御方法において、充填バルブの開度に対応する液体の物理量が検出された検出値を用いて、開度のフィードバック制御を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の充填バルブの制御方法において、充填バルブよりも上流で液体の物理量が検出された検出値を用いて、充填バルブの開度を調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータを任意の位置にまで作動させることにより、充填バルブの開度を自在に調整できる。
そして、本発明では、駆動装置により得られる駆動力が弁体に直接伝達されておらず、弁体は、駆動装置により駆動される移動体との間に作用する磁力を介して移動される。そうすると、磁力を超える大きな負荷が加えられたときの弁体と駆動体との間のすべりにより、駆動装置に過大な負荷が掛からない。
したがって、本発明は、充填バルブの開度調整を可能としながら、実用上不可欠な、確実に締め切ることをも実現する。
【００１４】
また、充填バルブを開く際および閉める際に、モータを任意の回転速度で作動させることで、充填バルブを緩やかに開き、緩やかに閉めると、液体の流速の変化が緩慢となるので、液はねや泡立ちを抑えることに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る充填機の概略構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、容器内に液体を導入する導入部および充填バルブを示す模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、充填バルブの開度調整に係る制御の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の変形例に係る充填バルブを示す模式図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、従来の充填バルブを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態の充填機１０は、飲料等の製造ラインを構成しており、液体（飲料）を容器９に充填する。
充填機１０は、容器９内への液体充填が行われる回転体１１と、回転体１１に容器９を供給する回転体１２と、回転体１１から容器９が排出される回転体１３と、回転体１１の外周部に保持された複数の容器９の各々へと液体を導入する導入部１５（図２）とを備えている。
【００１７】
図２（ａ）および（ｂ）に示す導入部１５には、調製された液体（飲料）を貯留する図示しないタンク等から液体が供給される。
導入部１５の先端部には、開度の調整が可能な充填バルブ２０が備えられている。
充填バルブ２０は、弁座２１が形成された円筒状のハウジング２２と、永久磁石Ｍ１（以下、単に磁石）が組み込まれた弁体２４と、永久磁石Ｍ２（以下、単に磁石）が組み込まれた移動体２５と、移動体２５を駆動する駆動装置３０とを備えている。
導入部１５は、ハウジング２２の上端に接続された導入管１５１と、ハウジング２２と、ハウジング２２の下端に接続されたノズル１６とを有する。そして、導入管１５内と、ハウジング２２内と、ノズル１６内とに亘って連続した流路２３が形成されている。
【００１８】
ハウジング２２は、導入管１５１およびノズル１６に対して径が大きい。ハウジング２２の軸線は、ハウジング２２内を液体が流れる方向（鉛直方向）に沿って設定されている。
ハウジング２２の内周部の下端には、弁座２１が形成されている。
弁座２１は、ハウジング２２が下端の付近で次第に縮径することですり鉢状に形成されている。
【００１９】
弁体２４は、磁石Ｍ１を保持する円柱状の磁石保持部２７と、弁体２４の下端に位置する弁部２６と、磁石保持部２７および弁部２６を結ぶ軸部２８とを備えており、流路２３内に配置される。
磁石保持部２７の外周部には、複数の磁石Ｍ１が保持されている。磁石Ｍ１は、磁石保持部２７の周方向に所定間隔で並べられている。
磁石保持部２７の外周部とハウジング２２の内周面との間には所定寸法の間隙Ｓがあいている。磁石保持部２７は、外周部に複数形成された図示しない突片によりハウジング２２の径方向中心に位置決めされており、それによって液体が通過可能な間隙Ｓが維持されている。
軸部２８は、磁石保持部２７よりも小径に形成され、その下端に、弁座２１の形状に倣って三角錐状に形成された弁部２６が設けられている。
【００２０】
移動体２５は、ハウジング２２の外周部を取り囲むように円筒状に形成されており、ハウジング２２によって形成される流路２３の外部に配置される。
移動体２５の内周部には、複数の磁石Ｍ２が保持されている。磁石Ｍ２は、ハウジング２２を介して弁体２４の磁石Ｍ１に対向している。磁石Ｍ２として、電磁石を用いることもできる。
磁石Ｍ２および磁石Ｍ１は、異なる磁極同士が対向するように配置されており、互いに吸引し合う。したがって、移動体２５が軸線方向に沿って上下方向に駆動されると、磁石Ｍ１，Ｍ２の間に径方向に作用する磁力により、弁体２４が移動体２５に追従して上下方向に移動する。移動体２５のストロークは弁体２４のストロークよりも少し大きい。
【００２１】
駆動装置３０は、回転位置および回転速度を可変に制御可能なサーボモータユニット３１と、ねじ伝達装置３２とを備えている。
サーボモータユニット３１は、ロータおよびステータを有するモータ３３と、モータ３３を駆動制御する制御器３４とを備えている。
モータ３３は、供給される電流（直流、交流）や構造に特に制約はなく、適宜な種類のモータ（電動機）であってよい。
制御器３４は、任意の速度で任意の位置にまで駆動されるようにモータ３３を駆動制御する。
【００２２】
ねじ伝達装置３２は、サーボモータユニット３１から取り出される回転運動を直線運動に変換する。ねじ伝達装置３２は、鉛直方向に沿って配置されるねじ軸３５（雄ねじ）と、移動体２５が固定されるナット３６とを備えている。
ねじ軸３５は、モータ３３の出力軸から回転駆動力を受け取る。そうすると、ねじ軸３５の回転に伴ってナット３６が昇降することで、ナット３６に固定されている移動体２５がねじ軸３５に対して上下方向に移動される。
モータ３３が停止しているとき、ねじ軸３５とナット３６との間の摩擦力によりナット３６を上下方向の所定位置に保持することができる。摩擦力を確保するため、ねじ軸３５のねじ山を断面台形状に形成することが好ましい。
【００２３】
モータ３３が駆動されると、ねじ軸３５の回転により変位するナット３６に伴って移動体２５が上下方向に移動し、磁石Ｍ１および磁石Ｍ２の間に作用する磁力により弁体２４が移動体２５に追従する。
弁体２４の弁部２６を弁座２１に着座させて充填バルブ２０を締め切る際は、移動体２５のストロークのエンドにまで移動体２５をモータ３３により駆動する（駆動ステップ）。制御部３４により与えられる駆動信号により、モータ３３は、移動体２５を移動体ストロークのエンドにまで駆動したならば、停止する。このとき、移動体２５は、弁座２１に突き当てられた弁体２４の位置に対応する弁体ストロークＬのエンドＬ１よりも少し下方にまで駆動される。
移動体２５の移動に弁体２４は追従し（追従ステップ）、軸部２８の弁部２６が弁座２１に突き当てられる（着座）。それによって充填バルブ２０は閉じた（締め切られた）状態となり、流路２３が閉塞される（図２（ａ））。磁石Ｍ１，Ｍ２の間の吸引力により弁体２４が下方へと引き付けられて弁座２１へと押圧されるので、充填バルブ２０を磁力で押し切って締め切ることが可能となる。そのため、流路２３内の液体の圧力で弁体２４が弁座２１に対して上方へ浮き上がったりすることなく、充填バルブ２０が締め切られた状態に維持される。
一方、図２（ｂ）に示すように、弁体２４が上方へと移動し、弁体２４が弁座２１から離れることで、充填バルブ２０として開いた状態となり、流路２３が開放される。このとき流路２３を液体が流れ、ノズル１６から容器９内へと吐出される。
【００２４】
なお、移動体２５および弁体２４のストロークが同等であることも許容される。その場合にも、弁座２１に突き当てられた弁体２４が磁力によりストロークＬのエンドＬ１に保持されることで、充填バルブ２０が締め切られた状態に維持される。
【００２５】
本実施形態によれば、開度を示す開度指令（図２（ａ）および（ｂ））に基づいて制御器３４により駆動信号を与えてモータ３３を任意の（所定の）位置にまで回転させることにより、充填バルブ２０を所望の開度に調整することが可能である。
つまり、弁座２１から弁部２６が十分に離間した全開の状態（図２（ｂ））、弁座２１に弁部２６が突き当てられた全閉の状態（図２（ａ））だけでなく、全開と全閉との間の中間の開度に充填バルブ２０を調整可能である。中間の開度として複数の開度を設定し、開度調整を段階的に行うこともできる。
充填機１０やそれを含む設備全体を管理するシステムを通じて、液種や運転モードに好適な開度を示す開度指令を制御器３４に入力することができる。
また、制御器３４に備えられた入力部により、所望の開度を示す開度指令を制御器３４に入力することもできる。
【００２６】
以上で説明したように制御器３４およびモータ３３から構成されるサーボモータユニット３１によって充填バルブ２０の開度調整が可能であることにより、充填バルブ２０を機械的に調整することなく、粘度等の性状が異なる液種への変更や運転モードの変更等に対応して、液はねや泡立ちをも考慮した適切な開度に充填バルブ２０を設定することができる。それによって容器９の口部９Ａの縁に液が付着したり泡立った液体が溢れたりすることなく容器９内に液体を効率よく充填することができる。また、回転体１１に備えられた複数の充填バルブ２０の各々の開度を調整することにより、それらの充填バルブ２０間で充填速度の均一化を図ることもできる。
充填バルブ２０の機械的な調整は、充填バルブ２０の部品を組付け直すこと等を指しており、この調整が必要ないことで、頻繁に液種を変更する多品種小ロットでの液体充填を効率よく行うことができる。
【００２７】
以上に加えて、制御器３４によりモータ３３を任意の回転速度で駆動することができるので、充填バルブ２０の開閉操作を所望の速度で行うことも可能である。
例えば、図３（ａ）に示すように、充填バルブ２０を吐出開始時から緩やかに開き、途中から開度の増加率を上げて、完全に開くようにすることができる。また、それとは逆に、吐出終了時に向けて緩やかに閉めることができる。つまり、制御器３４は、充填バルブ２０を開く際および閉める際にモータ３３の回転速度を制御することにより、時間に対して充填バルブ２０の開度が変化する割合（変化率）を変化させる。
そうすると、図３（ｂ）に制御の一例を示すように、充填バルブ２０を急激に開き、急激に閉める場合と比較して、開閉時の液体の流速の変化が緩慢となるので、液はねや泡立ちをより十分に抑えることができる。
充填バルブ２０を開く際あるいは閉める際のモータ３３の回転速度を、そのとき設定されている最大の開度に応じて変化させることもできる。
【００２８】
ところで、本実施形態では、モータ３３により得られる駆動力が機械的な要素により弁体２４に直接伝達されておらず、弁体２４はモータ３３およびねじ伝達装置３２により駆動される移動体２５との間に作用する磁力を介して移動される。そのため、弁体２４の弁部２６が弁座２１に着座したときの弁座２１からの反力や、液体の圧力等によって磁力を超える大きな力が弁体２４に加えられたとしても、弁体２４と移動体２５との間のすべりにより、弁体２４から移動体２５へと伝達される力が軽減される。したがって、モータ３３およびねじ伝達装置３２からなる駆動系には過大な負荷が掛からない。
しかも、弁座２１に着座した弁部２６は、その位置にそのまま、磁力により保持されるので、モータ３３の通電状態（ON、OFF）とは関係なく、締め切られた状態を維持できる。
本実施形態の充填バルブ２０は、サーボモータユニット３１の採用により開度調整を可能としながら、モータ３３による駆動力と磁石Ｍ１，Ｍ２がなす磁力との併用により、確実に締め切ることを実現している。
【００２９】
従来のように駆動源として圧縮エアを用いる方式（図５）、つまり移動体５を圧縮エアにより押し下げ、あるいは押し上げるように駆動する場合で、開度調整を実現する場合について検討する。この場合、エアを給排気するための部品を追加することで、段階的な開度調整は可能であるが、液種変更時などに、充填バルブ２０の開度を機械的に調整する作業はなくならない。
開度を自在に調整するために、圧縮エアの給排気部７，７にエアの圧力を検出するセンサを設けるとともに、供給する圧縮エアの圧力の大きさを調整するためのバルブや流量センサ、コントローラ等を設けることも考えられるが、それらの計器等の入手や組み上げに要するコストが高騰する。
つまり、従来、実用上は開度の自在調整の実現が困難であったところ、本実施形態によれば、サーボモータユニット３１およびねじ伝達装置３２を圧縮エアの給排気構造に代えて導入するだけで開度の自在調整を容易に実現できる。
機械的な調整作業を必要とすることなく、充填バルブ２０の開度を自在に調整可能であることにより、サーボモータユニット３１およびねじ伝達装置３２の導入に要するコストに見合う以上の、上述した種々の効果を得ることができる。
【００３０】
本実施形態では、サーボモータユニット３１が採用されているため、充填バルブ２０の開度のフィードバック制御等の各種制御を容易に行うことができる。
図４に示す例では、流路２３を流れる液体の流量を検出する流量センサ３７，３８が設けられている。
まず、流量センサ３７を用いた開度のフィードバック制御について説明する。流量センサ３７は、充填バルブ２０の出口側であるノズル１６に設けられている。
制御器３４は、流量センサ３７により検出された液体の流量と、設定された開度を示す設定開度指令とを用いて、設定された開度に対応する流量に一致させるように演算を行い、演算結果に基づいてモータ３３を駆動制御する。
例えば、流量センサ３７により検出された流量が多ければ開度を小さくするため、移動体２５を下方へと移動させる向きにモータ３３を駆動制御し、検出された流量が少なければ開度を大きくするため、移動体２５を上方へと移動させる向きにモータ３３を駆動制御する。そうするうちに、設定開度に対応する流量に対する検出流量の偏差が解消される。
【００３１】
流量センサ３７の代わりに、流路２３を流れる液体の圧力を検出する圧力センサを設け、流量の代わりに圧力を用いて開度のフィードバック制御を行うこともできる。流量および圧力の両方を用いるフィードバック制御も可能である。
その他、検出した液面を開度のフィードバック制御に用いることも可能である。
【００３２】
次に、流量センサ３８を用いた液体供給状況による開度自動調整について説明する。流量センサ３８は、充填バルブ２０の入口側である導入部１５に設けられている。
制御器３４は、流量センサ３８により検出された液体の流量と、設定された開度を示す設定開度指令とを用いて、設定された開度に対応する流量に一致させるように演算を行い、演算結果に基づいてモータ３３を駆動制御する。
【００３３】
流量センサ３８の代わりに、液体の圧力を検出する圧力センサや、液面センサを用いることも可能である。
【００３４】
上述のフィードバック制御や開度自動調整制御によれば、充填機１０や、充填機１０を含む設備の運転モードの変更等に起因して流路２３を流れる液体の流量が変化したとしても、容器９に液体を一定の速度で安定して充填することができる。
【００３５】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
制御器３４は、必ずしも複数の充填バルブ２０の各々に備えられている必要はない。制御器３４により、回転体１１に設置された複数の充填バルブ２０にそれぞれ備えられたモータ３３が一括して駆動制御されていてもよい。それによって充填機１０のコストを抑えることができる。
また、モータ３３も、必ずしも複数の充填バルブ２０の各々に備えられている必要はない。例えば、１つのモータ３３が出力する駆動力が、隣合う充填バルブ２０のいずれの移動体２５にも、ねじを用いた直動装置を介して伝達されることも許容される。
【００３６】
上述したねじ伝達装置３２に代えて、ボールねじを用いることもできる。そうすると、ナットとねじ軸との間でボールが低摩擦で転動することにより、モータ３３が出力した回転駆動力が直線的な駆動力へと効率よく変換される。そのため、モータ３３の低トルク化が可能となるのでコストを抑えることができる。
【００３７】
本発明の充填バルブ２０を駆動させる駆動源であるモータ３３には、リニアモータや、超音波モータも含まれる。
直線的な駆動力が得られるリニアモータにより移動体２５を駆動する場合は、上述したねじ伝達装置３２やボールねじといった駆動力変換装置は不要である。
【００３８】
本発明の充填バルブは、飲料の充填の他にも、薬品、燃料等の種々の液体を充填するために利用することができる。
移動体２５に弁体２４を追従させるために、磁石同士の間に働く反発力を利用することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
９        容器
９Ａ      口部
１０      充填機
１１      回転体
１２      回転体
１３      回転体
１５      導入管
１６      ノズル
２０      充填バルブ
２１      弁座
２２      ハウジング
２３      流路
２４      弁体
２５      移動体
２６      弁部
２７      磁石保持部
２８      軸部
３０      駆動装置
３１      サーボモータユニット
３２      ねじ伝達装置
３３      モータ
３４      制御器（制御部）
３５      ねじ軸
３６      ナット
３７      流量センサ
３８      流量センサ
Ｌ        ストローク
Ｌ１      ストロークエンド
Ｍ１      磁石
Ｍ２      磁石
Ｓ        間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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