(57)【要約】【課題】単一のシリンダピストン２４を複数回動作させることにより、シリンダ２８の容量よりも大きい容量の容器２に充填を行う。【解決手段】容器搬送コンベヤ４によって連続的に搬送されてきた容器２を、間欠的に駆動するスクリュー６によって、充填ポジションＰに所定時間停止させ、その停止中にシリンダピストン２４に１回又は２回の充填動作を行わせることにより、シリンダ２８の容量よりも大容量の容器２に充填を行えるようにする。スクリュー６の駆動およびシリンダピストン２４の駆動を、制御装置により制御されるサーボモータ１０、５６によって行い、正確な液量の充填を行うとともに、必要な充填時間を確保する。【選択図】図１
2008239217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填液を吐出して容器内に充填する充填ノズルと、この充填ノズルへ送る充填液を収容するシリンダと、このシリンダ内に摺動可能に嵌合されたピストンと、このピストンを駆動するピストン駆動手段と、容器を間欠的に搬送する間欠搬送手段と、この間欠搬送手段を駆動する搬送駆動手段と、前記ピストン駆動手段と搬送駆動手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記間欠搬送手段によって充填ノズルの下方に容器を供給し、所定時間停止している間に、ピストンの作動によりシリンダ内に収容した所定量の充填液を、容器内に充填するシリンダピストン式充填装置において、
前記制御装置が、充填する充填液量に応じた間欠搬送手段の停止時間とピストンストローク量とを記憶し、
前記シリンダの容量以下の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンの１回の往復動により充填を行い、シリンダの容量以上の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンを複数回往復動させて充填を行うことを特徴とするシリンダピストン式充填装置。
【請求項２】
前記間欠搬送手段が、１列で搬送される容器が係合する螺旋溝が形成されたスクリューを備えていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダピストン式充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの往復動により、シリンダ内に収容した充填液を吐出して容器内に充填するシリンダピストン式充填装置に係り、特に、異なる容量の容器に兼用可能なシリンダピストン式充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダピストン式充填装置は、シリンダ内に摺動可能に嵌合させたピストンを後退させてシリンダ内に充填液を吸引した後、前記ピストンを前進させてシリンダ内に収容した充填液を吐出して容器内に充填を行うようになっている。このシリンダピストン式充填装置を、異なる容量の容器に兼用する場合に、従来は、最も大きい容量の容器に合わせたシリンダを製作し、小さい容量の容器に充填する場合には、ピストンのストローク量を調整することにより対応していた。
【０００３】
ところが、兼用する容器の容量が大幅に異なる場合、例えば、１８０ｃｃの容器から２０００ｃｃの容器まで兼用する場合には、最大の容量の２０００ｃｃを収容可能なシリンダを用意し、その他の容量の容器に対しては、ストローク量を変更して対応するようにしているが、最も小さい容量の１８０ｃｃの容器に充填する場合には、大きな誤差が出てしまうという問題があった。そこで、２組のシリンダピストンを用いて、複数の異なる容量の容器に充填するようにしたシリンダピストン式充填装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載された発明に係るシリンダピストン式充填装置（この発明では液体配量装置と呼んでいる）は、原料容器３（充填液タンク）から排出部６（充填ノズル）に至る管部分１４に、ピストンポンプ４が設けられている。このピストンポンプ４は、それぞれ１個のハウジング８、９に納められた２個の押し出しピストン１０、１１から成り、前記ピストン１０、１１は独立して操作されるようになっている。
【０００５】
特許文献１には、前記ピストン式充填装置で種々の排出液量をうるには、１個のピストンのみ又は両ピストン１０、１１を作動させればよく、また、排出すべき液量を段階的に変化するには、室８、９の広さを違えて作ればよいことが記載されている。
【特許文献１】特公昭６０−５０６７７号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載されたシリンダピストン式充填装置のように、複数のシリンダピストンを配置して異なる容量の容器に兼用しようとすると、設置スペースが大きくなってしまうという問題点があった。また、各ピストンに駆動手段が必要であり、コスト高であるとともに、複雑な制御が必要であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、小さい容器に対しても充填量の誤差を少なくすることができ、かつ、設置スペースが大きくなることがなく、しかも、構成が複雑化することのない、シリンダピストン式充填装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、充填液を吐出して容器内に充填する充填ノズルと、この充填ノズルへ送る充填液を収容するシリンダと、このシリンダ内に摺動可能に嵌合されたピストンと、このピストンを駆動するピストン駆動手段と、容器を間欠的に搬送する間欠搬送手段と、この間欠搬送手段を駆動する搬送駆動手段と、前記ピストン駆動手段と搬送駆動手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記間欠搬送手段によって充填ノズルの下方に容器を供給し、所定時間停止している間に、ピストンの作動によりシリンダ内に収容した所定量の充填液を、容器内に充填するシリンダピストン式充填装置において、前記制御装置が、充填する充填液量に応じた間欠搬送手段の停止時間とピストンストローク量とを記憶し、前記シリンダの容量以下の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンの１回の往復動により充填を行い、シリンダの容量以上の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンを複数回往復動させて充填を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記間欠搬送手段が、１列で搬送される容器が係合する螺旋溝が形成されたスクリューを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
シリンダの容量を最大の容量の容器よりも小さくしておき、シリンダの容量以上の容量を有する容器に対しては、ピストンを複数回往復動させることにより充填を行うようにするという構成にしたことで、従来と比較して兼用できる容量の幅が大きく、しかも、高精度な充填が可能なシリンダピストン式充填装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のシリンダピストン式充填装置は、連続的に搬送されてきた容器を間欠駆動される搬送手段によって、充填ノズルの下方に供給して一時停止させ、その間に、ピストンを後退させてシリンダ内に液体を吸引した後、ピストンを押し込むことによりシリンダ内の液体を充填ノズルに送って容器内に充填するものであって、容器の容量よりもシリンダの容量が大きいときには、間欠搬送手段の停止中にピストンを一回往復動させて容器内に充填を行い、シリンダの容量よりも大きい容器に充填を行うときには、ピストンを複数回往復動させることによって充填を行い、その間充填位置に容器が停止しているように、間欠搬送手段の動作を制御装置によって制御するという構成によって、小さい容器への充填の際の充填液量の誤差を小さくするとともに、設置スペースをコンパクトにするという目的を達成する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係るシリンダピストン式充填装置の全体の構成を示す平面図、図２はシリンダピストンにより計量した充填液を吐出して容器内に充填する充填機構の縦断面図である。この実施例に係るシリンダピストン式充填装置は、液体が充填される容器２を一列で連続的に搬送する容器搬送コンベヤ４と、この容器搬送コンベヤ４によって連続的に搬送されてきた容器２を、一定の間隔に切り離すスクリュー６とを備えている。このスクリュー６は、後に説明する搬送駆動手段によって間欠的に駆動されるようになっており、連続駆動されている容器搬送コンベヤ４によって搬送されてきた容器２を一時停止させる。容器搬送コンベヤ４上の、スクリュー６によって容器２が停止される位置Ｐが、充填機構８によって充填が行われる充填ポジションである。
【００１３】
前記スクリュー６は搬送駆動手段としてのサーボモータ１０によって駆動される。サーボモータ１０の出力軸に結合されたプーリ１２と、容器搬送コンベヤ４のフレーム４ａに回転自在に支持された中間軸１４に結合されたプーリ１６とに掛け回されたタイミングベルト（図示を省略）を介して、サーボモータ１０の駆動が中間軸１４に伝達される。さらに、この中間軸１４の回転は、両端のユニバーサルジョイントによって中間軸１４とスクリュー６の駆動軸６ａとを連結する伝達軸１８を介してスクリュー６に伝達される。
【００１４】
容器搬送コンベヤ４は連続駆動されて、一列の容器２を前後に密着した状態で搬送してくる。この容器搬送コンベヤ４上の充填ポジションＰにスクリュー６が配置されており、このスクリュー６の螺旋溝に容器２を１本ずつ係合させることにより、容器２を所定の間隔に切り離し、回転を停止することにより各容器２を所定の位置に停止させる。この実施例では６本の充填ノズル２０を備えており、各充填ノズル２０の下方に各容器２が位置決めされて停止する。充填ポジションＰに供給されて一度に充填が行われる６本の容器２の次の容器２（図１中に符号２Ａで示す容器参照）は、スクリュー６が停止することにより、スクリュー６の入口側に停止し、連続駆動されている容器搬送コンベヤ４上の後続容器２をすべて停止させる。なお、この実施例では、充填ノズル２０は、容器搬送コンベヤ４を挟んでスクリュー６と逆側に配置された固定プレート２２に固定されており、容器２の移動に対する追従動作はしない。
【００１５】
前記６本の充填ノズル２０には、それぞれ別のシリンダピストン２４から充填液が送られて容器２内に充填される。容器搬送コンベヤ４上の充填ポジションＰ（スクリュー６の停止によって６本の容器２が一時停止される位置）の側部に、充填機構８が設置されている。この実施例の充填機構８は、３台のシリンダピストン２４が一組として構成されており、２組のセットが配置されている。
【００１６】
３台のシリンダピストン２４を備えた２組のセットは同一の構成を有しており、図２はその一方を示している。充填機構８のフレーム２６の底板２６ａ上に円形のプレート２８が固定され、この円形プレート２８の外周寄りに、３本のガイドステー３０が等間隔で直立して固定されている。これら３本のガイドステー３０の上端に支持プレート３２が固定され、この支持プレート３２の中心部を貫通して、上方に延びる円筒形のセンター筒３４が固定されている。このセンター筒３４の上端に円形の取付プレート３６が固定されている。この取付プレート３６の外周に、等間隔で３本のシリンダ３８が直立して取り付けられている。これらシリンダ３８は上端に充填液の給排管４０が接続されて、前記取付プレート３６に固定されている。また、シリンダ３８の下端の開口部からピストン４２が挿入され、ピストンシール４２ａを介してシリンダ３８内を上下に摺動する。ピストン４２は下面側にピストンロッド４４が連結され、前記中間の支持プレート３２を貫通して昇降自在に支持されている。このピストンロッドが昇降することによりピストン４２がシリンダ３８内で上下に進退動する。
【００１７】
ピストンロッド４４の下端には、３本のガイドステー３０に沿って昇降する昇降プレート４６が連結されている。この昇降プレート４６は、外周寄りの３箇所に等間隔で３本のピストンロッド４４が連結され、これら各ピストンロッド４４の間に形成された円孔に３本のガイドステー３０が貫通している。さらに、昇降プレート４６の中心部に、内面に雌ねじが形成されたナット４８が固定されている。このナット４８にボールねじ５０が螺合している。ボールねじ５０の上端は、前記センター筒３４の下端部内に保持されたボールベアリング５２によって回転自在に支持されるとともに昇降を規制されている。
【００１８】
また、ボールねじ５０の下端は、前記底板２６ａ上の円形プレート２８を貫通して下方へ伸びており、この下端部にプーリ５４が結合されて一体回転するようになっている。充填機構８のフレーム２６の底板２６ａ上に固定された円形プレート２８に隣接して、ピストン駆動用のサーボモータ５６が設置されている。このサーボモータ５６の出力軸５６ａにプーリ５８が結合されており、このプーリ５８と前記ボールねじ５０の下端に結合されたプーリ５４との間にタイミングベルト６０が掛け回されている。従って、サーボモータ５６の駆動により出力軸５６ａのプーリ５８が回転すると、この回転がタイミングベルト６０を介してボールねじ５０のプーリ５４に伝達されてボールねじ５０が回転する。ボールねじ５０が回転することにより、このボールねじ５０に螺合している前記ナット４８が昇降し、このナット４８に昇降プレート４６を介して連結されている３本のピストンロッド４４が昇降する。各ピストンロッド４４の昇降によって、シリンダ３８内のピストン４２が上下に摺動する。このピストン駆動用のサーボモータ５６および前記スクリュー６作動用のサーボモータ１０は、図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置は、充填する容器２の容量、すなわち容器２に充填する液量に応じた、容器２の停止時間とピストン４２のストローク量とを記憶しており、容器２に充填する液量に対応する停止時間とストローク量となるように、サーボモータ１０とサーボモータ５６を制御するようになっている。
【００１９】
シリンダ３８の上端に接続された充填液の給排通路４０の上部に、充填液通路の開閉バルブ６２が設けられている。開閉バルブ６２の弁体は、バルブ開閉用エアシリンダ６４の作動によって弁座に着座し、また、離座することによって充填液通路の開閉を行う。この開閉バルブ６４の上部側に給液通路６６が接続され、下部側に吐出通路６８が接続されている。給液通路６６は、供給配管７０（図１参照）を介して図示しない充填液タンクに接続されており、吐出通路６８は、前記充填ノズル２０に接続されている。従って、シリンダ３８内でピストン４２が上昇した状態から、前記開閉バルブ６２を開放して、ピストン４２を下降させると、充填液タンクから充填液が吸引されてシリンダ３８内に収容され、その後、開閉バルブ６４を閉じてピストン４２を上昇させると、シリンダ３８内の充填液が吐出通路６８から充填ノズル２０に送られて吐出され、容器２内に充填される。また、充填ノズル２０側にも、図示しないが液バルブが設けられており、ピストン４２の下降によりシリンダ３８内に充填液を吸引する際にはこの液バルブを閉じ、ピストン４２を上昇させて充填を行う際にはこの液バルブを開放する。
【００２０】
以上の構成に係るシリンダピストン式充填装置の作動について説明する。この実施例では、シリンダ３８の容量を１０００ｃｃに設定している。また、液体の充填される容器２は複数サイズのものに兼用されるようになっており、例えば、２００ｃｃ、７５０ｃｃ、１５００ｃｃ、１８００ｃｃの４種類の容器２に充填するものとする。
【００２１】
容器搬送コンベヤ４によって連続的に搬送されてきた容器２は、スクリュー６の螺旋溝に係合して所定の間隔に切り離される。スクリュー６は間欠的に運転、停止を繰り返すようになっており、保持している６本の容器２が充填ポジションＰの各停止位置に到達すると、スクリュー６が停止して各容器２を各充填ノズル２０の下方に位置決めする。スクリュー６は図示しない制御装置によって制御されるサーボモータ１０により駆動されており、スクリュー６によって停止される６本の容器２は各充填ノズル２０の下方に正確に位置決めされる。また、後に説明するように、シリンダピストン２４の作動に必要とされる時間だけ正確に停止される。
【００２２】
充填機構８では、バルブ駆動用エアシリンダ６４により開閉バルブ６２の弁体を上昇させて、開閉バルブ６２を開放するとともに、図示しない充填ノズル２０の液バルブを閉じる。この状態で、シリンダ３８内の上昇位置にあったピストン４２がピストン駆動用サーボモータ５６の駆動により下降する。サーボモータ５６の駆動力は、サーボモータ５６の出力軸５６ａに連結されたプーリ５８、タイミングベルト６０、ボールねじ５０の下端に連結されたプーリ５４を介してボールねじ５０に伝達されてこのボールねじ５０を回転させる。ボールねじ５０の回転によって、このボールねじ５０に螺合しているナット４８が上昇位置から下降してピストンロッド４４およびピストン４２を下降させる。ピストン４２の下降によって、充填液タンク（図示せず）内の充填液が、給液通路６６、開放している開閉バルブ６２および給排通路４０を介してシリンダ３８内に吸引される。ピストン４２の下降量は、図示しない制御装置によって制御されるピストン駆動用サーボモータ５６によって正確に制御されており、ピストン４２は充填量に見合った量だけ正確に下降して、充填液をシリンダ３８内に収容する。
【００２３】
シリンダ３８内でピストン４２が所定距離下降して充填液をシリンダ３８内に収容した後、前記開閉バルブ６２を閉じるとともに、充填ノズル２０の図示しない液バルブを開放して、ピストン４２を上昇させる。ピストン４２が上昇すると、シリンダ３８内に収容されていた充填液が、給排通路４０および吐出通路６８を通って充填ノズル２０に送られて吐出され、容器２内に充填される。容器２内に充填される液体の量が２００ｃｃあるいは７５０ｃｃの場合には、ピストン４２はその充填量に応じ所定距離を１回往復動することにより正確に充填することができる。また、充填量が、１５００ｃｃあるいは１８００ｃｃの場合には、シリンダ３８の容量が１０００ｃｃなので、ピストンを２回往復動させて充填を行う。この場合に、１回目で１０００ｃｃの充填を行い、２回目で５００ｃｃあるいは８００ｃｃの充填を行ってもよく、また、１回目と２回目で半分ずつ、つまり７５０ｃｃを２回、あるいは９００ｃｃを２回の充填を行うようにしても良い。このように２回の充填を行うために、スクリュー６による充填ポジションＰでの容器２の停止時間を、１回で充填を行う２００ｃｃあるいは７５０ｃｃの場合の２倍の時間停止させる。
【００２４】
この実施例装置では、シリンダ３８の容量を１０００ｃｃとして、１０００ｃｃを越える充填量の容器２に対してはピストン４２を２回作動させることにより充填を行うようにしている。例えば、従来のように、２０００ｃｃの容器２に１回で充填を行えるように大きいサイズのシリンダを用いた場合には、１８０ｃｃのような小さい容器２に充填を行うと充填量の誤差が大きくなってしまうが、１０００ｃｃのシリンダ３８で１８０ｃｃの充填を行えば、従来よりも遙かに小さい誤差での充填が可能である。なお、充填を行う容器２の容量は、前記容量に限定されるものではなく、どのような容量でも可能である。また、シリンダ３８の容量は１０００ｃｃに限るものではなく、その他のサイズであっても良い。さらに、シリンダピストン２４の作動は２回に限定されるものではなく、３回以上の動作により充填することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】シリンダピストン式充填装置の全体の構成を示す平面図である。（実施例１）
【図２】前記シリンダピストン式充填装置の充填機構の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    容器
６    間欠搬送手段（スクリュー）
１０    搬送駆動手段（サーボモータ）
２０    充填ノズル
３８    シリンダ
４２    ピストン
５６    ピストン駆動手段（サーボモータ）
【図１】
2008239217.tif 000003
【図２】
2008239217.tif 000004