(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面内に設けられた容器移動軌跡に沿って包装容器を移動させ、前記容器移動軌跡に沿って所定の位置に設定された充填位置において前記包装容器に充填物を充填する包装機に使用される充填物充填装置において、
前記充填物充填装置は、それぞれ充填ノズルを備えた複数の充填物充填ユニットと、前記複数の充填物充填ユニットを切換えて作動させる切換え装置と、外部からの信号に基づき、包装製品の種別を特定する製品種別特定装置と、前記製品種別特定装置からの信号に基づき、前記特定された製品種別に対応する充填物充填ユニットを選択し、前記切換え装置を制御する制御装置とを備え、
前記各充填ユニットは少なくとも充填ノズルが移動自在に構成され、前記切換え装置は、前記複数の充填ノズルを同時に、水平面内に設けられ、前記容器移動軌跡と前記充填位置においてのみ重なる水平移動軌跡を含んだノズル移動軌跡に沿って移動させ、前記制御装置の選択した充填ユニットの充填ノズルを前記充填位置へ移動させることを特徴とする、充填物充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充填物充填装置において、前記水平移動軌跡は円弧状をなし、前記切換え装置は、駆動装置に連結されて水平面内で回動する回動部材を備え、前記充填ノズルは前記回動部材に取付けられ、前記制御装置は前記駆動装置を制御することを特徴とする、充填物充填装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充填物充填装置において、前記ノズル移動軌跡はさらに、前記充填位置において垂直方向に伸び、上端において前記水平移動軌跡と連結する垂直移動軌跡を備えていることを特徴とする、充填物充填装置。
【請求項４】
請求項３に記載の充填物充填装置において、前記充填ノズルは、前記垂直移動軌跡に沿ってのみ上下に移動が可能であり、他の位置では前記水平移動軌跡上に保持されることを特徴とする、充填装置。
【請求項５】
請求項４に記載の充填物充填装置において、前記充填装置は前記垂直移動軌跡に沿って移動する昇降装置を備え、前記充填位置に位置付けられた充填ノズルが前記昇降装置に保持されて前記垂直移動軌跡に沿って移動することを特徴とする、充填物充填装置。
【請求項６】
請求項５に記載の充填物充填装置において、前記昇降装置は、前記充填ノズルを捕捉可能な捕捉部材を備え、前記充填ノズルは、該充填ノズルが前記水平移動軌跡に沿って前記垂直移動軌道に対応する位置を通過するときには前記捕捉部材に捕捉されることなく通過可能であり、前記充填ノズルが前記垂直移動軌跡に対応する位置に留まり、前記昇降装置が移動すると前記捕捉部材に捕捉され、前記充填ノズルが前記昇降装置と一体に移動することとなることを特徴とする、充填物充填装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１に記載の充填物充填装置において、前記水平移動軌跡は、前記水平移動軌跡に沿って伸び、所定の高さを備えた壁状カムにより構成され、前記充填ノズルは、前記カムの上面に載って前記カムに支持される部材を備え、前記垂直移動軌跡は、前記充填位置において前記壁状カムに形成された上下方向の伸びる溝により形成されていることを特徴とする、充填装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１に記載の充填物充填装置において、前記製品種別特定装置は、包装用容器が有する製品種別識別情報を検出することを特徴とする、充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は包装機に関連して用いられる充填物充填装置に関し、さらに詳細に言えば、複数種類の被包装品すなわち充填物を選択的に切換えて充填することのできる充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の包装機においては、包装製品の品種が変更される場合、例えば充填液が変更される際には、それまで充填していた液を充填装置から抜き取り、充填装置を洗浄した後、変更後の液を充填装置に供給するようになっている。したがって、品種変更を行う度に包装機を停止させなければならず、生産性の低下が避けられない。
【０００３】
また、充填装置の種類によっては分解洗浄を行わなければならないものもあり、その作業はきわめて煩雑である。
【０００４】
したがって、同一の包装機で多品種少量生産を行う場合、上記の問題点はきわめて重大である。さらには、１袋毎あるいは複数袋毎に品種変更を行う場合、従来の包装機では実質的に対応が不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、複数の充填物を切換えて充填可能な充填装置及び方法を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、水平面内に設けられた容器移動軌跡に沿って包装容器を移動させ、その容器移動軌跡に沿って所定の位置に設定された充填位置において包装容器に充填物を充填する包装機に使用される充填物充填装置であり、それぞれ充填ノズルを備えた複数の充填物充填ユニットと、それら複数の充填物充填ユニットを切換えて作動させる切換え装置と、外部からの信号に基づき、包装製品の種別を特定する製品種別特定装置と、製品種別特定装置からの信号に基づき、前記特定された製品種別に対応する充填物充填ユニットを選択し、切換え装置を制御する制御装置とを備えた充填物充填装置を提供する。
各充填ユニットは少なくとも充填ノズルが移動自在に設けられ、切換え装置は、複数の充填ノズルを同時に、水平面内に設けられ、容器移動軌跡と充填位置においてのみ重なる水平移動軌跡を含んだノズル移動軌跡に沿って移動させ、制御装置の選択した充填ユニットの充填ノズルを充填位置へ移動させるように構成されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を説明するが、以下の説明は例示としてのものであり、本発明の範囲がそれに限定されるものではない。
【０００９】
図１は本発明の具体的な実施の形態に係る充填装置を備えた包装システムの概略の構成を示す立面図であり、図２はその平面図である。図に示した包装システム１は、３種類の異なる固形充填物を３人の作業者が手作業でそれぞれ異なる袋に詰め、包装機においてそれぞれの固形充填物或は袋に対応する異なる液を充填し、シールをするシステムである。
【００１０】
図において、３人の作業者２は、そばに置かれたマガジン（図示せず）から袋５（５ａ、５ｂ、５ｃ）を一枚ずつ取出し、その袋５に、図２に二点鎖線で示した例えばコンベアからなる固形充填物供給装置３から順次供給される固形充填物４（４ａ、４ｂ、４ｃ）（図１参照）を手作業で詰める。そして袋５はコンベア６により後述の包装機７へ送りこまれる。この場合、それぞれの作業者により袋詰めされる固形充填物４は異なり、この例では後工程でそれぞれの袋５に充填される液充填物も異なるものとして説明するが、勿論、異なる固形充填物に対して同じ液充填物が充填される場合もある。また、使用される袋５は充填物４が異なることに対応して、異なる袋が使用される。そして、各袋５には、袋５を識別するためのバーコードが所定の位置に付されており、このバーコードは後述する袋識別装置２２により読み取られ、その読取信号はこれも後述する制御装置２３に送られる。
【００１１】
袋詰め包装機７は、固形充填物が充填された袋５をうけとり、液充填物の充填、脱気、袋口のシールなどの包装処理を行う。この包装機７は第１と第２のロータ８、９を備える。第１のロータ８には、袋５の保持装置としての公知のグリッパ１０が複数対設けられている。そして第２のロータ９には、充填済みの袋５の脱気、袋口のシールを行うための公知の真空釜１１が複数設けられている。これらの詳細な説明は省略する。
【００１２】
コンベア６から包装機７への袋５の引渡しは、コンベア６に隣接して配置された袋取り出し装置１２と、第１ロータ８に隣接して配置される引渡し装置（図示せず）を介して行われるが、これらは本発明と直接の関連を有しないので、詳細な説明は省略する。
【００１３】
次に本願発明の充填装置２１について詳述する。充填装置２１は、図１及び２に示された袋識別装置２２と、制御装置２３と、充填ユニット２４と、後述する切換え装置２５とで大略構成される。なお、制御装置２３は、充填装置２１のみでなく、包装システム１全体の制御を行うようになっている。また、図２においては３つの充填ユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃが並列状態で示してあるが、これは図面が煩雑化するのを避けたものであり、実際の配置構成に付いては後述する。
【００１４】
袋識別装置２２は、前述した袋５に付されたバーコードを読み取る装置である。すなわち袋識別装置２２は包装機７の第１ロータ８に隣接して配置されており、グリッパ１０により保持されて移動する袋５の所定の位置に付されたバーコードを読取り、その読取り信号を制御装置２３へ入力する。制御装置２３には予め、異なる固形充填物４ａ、４ｂ、４ｃ或は異なる袋５ａ、５ｂ、５ｃと、それぞれに対応した液充填物を充填する各充填ユニット２４ａ、２４ｂ、２４ｃを互いに関連付けたデータが記憶されている。そして識別装置２２から入力された信号に基づきそれに対応する液充填ユニット２４を選択し、その選択に基づき後述の切換え装置２５の動作を制御して、選択された充填ユニット２４を後述のように動作させる。
【００１５】
図３は、図２において矢印Ａの方向から見た場合の、充填ユニット２４と、切換え装置２５の機台２６の上側に位置する部分とを示す立面図であり、図４はその平面図であり、図５は図４の要部拡大図である。また、図６は機台２６内に位置する切換え装置２５の駆動部を示す立面図、図７は平面図である。
【００１６】
前述の如くこの充填装置２１は、３つの充填ユニット２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備えているが、これらの基本構造は同じでよい。
【００１７】
図３において符号２７は機台２６の天板２６ａ上に立設固定された中空のスタンドである。このスタンド２７内を貫いて中空の回動軸２８が伸びており、さらにその中を昇降軸２９が伸びている。回動軸２８は後述する通り回動はするが、上下動は行わない。また、昇降軸２９は、上下動は行うが回動はしない。
【００１８】
先ず回動運動について説明すると、符号３０は、その筒部３０ａにおいて回動軸２８の高さ方向所定の位置に一体的に取付けられた回動プレートである。回動プレート３０の上面には、横断面が略Ｔ字状をした二本のレールスタンド３１ａ、３１ｂ（図４参照）が立設して設けられている。Ｔ字の脚部３２ａ、３２ｂは、レール取付け部であり、略回動軸２８の径方向に伸びている。そして一方のスタンド３１ａにはその脚部３２ａの両面に第１と第２のガイドレール３３ａ、３３ｂが背中合わせの状態で上下方向に伸びて取付けられ、他方のスタンド３１ｂには、第２のガイドレール３３ｂに面する側の面に第３のガイドレール３３ｃが取付けられている。
【００１９】
符号３４ａ、ｂ、ｃはそれぞれガイドレール３３ａ、ｂ、ｃに嵌合し、上下に移動可能なスライダであり、３５ａ、ｂ、ｃはそれぞれスライダ３４の背面側に取付けられた昇降ブロックである。各昇降ブロック３５には、回動軸２８の軸心に向かう同一線上に軸心を有する内側ローラ３６ａ、ｂ、ｃと外側ローラ３７ａ、ｂ、ｃとが向い合って取付けられている。内側ローラ３６と外側ローラ３７とは、それぞれ回動軸２８の中心から同一半径上に位置している。これに付いてはさらに後述する。
【００２０】
昇降ブロック３５の上面には、それぞれ細長い板状の昇降プレート３８ａ、ｂ、ｃが固定され、回動軸２８の径方向で遠ざかる方向に伸びている。プレート３８の先端側には、それぞれ細長い板状のノズル取付けブラケット３９ａ、ｂ、ｃが取付けられ、昇降プレート３８と同じ方向に伸びている。そしてその先端部には、それぞれのノズル４０ａ、ｂ、ｃが垂下した状態で取付けられている。ノズル４０ａ、ｂ、ｃは回動軸２８の軸心を中心とする同一円上に位置し、本実施の形態では、円周方向同一間隔で配置されている。符号４１は、充填ポンプに接続される充填液供給口、４２はノズル４０の吐出口の開閉弁を作動させるエアシリンダであるが、これらは公知であり、また本発明の要旨に直接の関連を有しないので、説明は省略する。
【００２１】
図３を参照すると、スタンド２７の上端部にフランジ４３ａ付きのブッシュ４３が固定され、その内周側には軸受け４４が嵌っており、この軸受け４４により前述の回動軸２８が回動自在に支持されている。フランジ４３ａの上面側には支持プレート４５が固定され、その上面に、壁状のノズル支持カム４６が立設して取付けられている。すなわちカム４６は、前述の昇降ブロック３５に取付けられた外側ローラ３７の下側において、３個のローラの形成する回動軸２８を中心とする円の円周方向に延びて形成されている。その高さは、図３においてその上端面に外側ローラ３７が載っているときには、ノズル４０が袋５の開口内に進入せず,上方に位置するようになっている。そしてその円周方向所定の位置に、すなわち図４、５に示される状態では第３の充填ユニット２４ｃの外側ローラ３７ｃが位置する個所において、下方所定の位置まで上下に伸びて形成された溝４７を備えている。すなわち、充填ユニット２４はその外側ローラ３７が溝４７に臨んだときには下方への移動が可能であるが、その他の位置では支持カム４６により支持され、下方への移動はできない。
【００２２】
図６及び７を参照すると、機台２６の内側すなわち天板２６ａの下側には上記の回動軸２８を回動させる駆動装置が収納されている。すなわち、機台２６の内部に進入している回動軸２８の下端部には回動レバー４８が一体に回転するように固定されている。回動軸２８から離れた位置で機台２６の天板２６ａの下面側に、垂直部４９ａと水平部４９ｂとを備えた支持ブラケット４９が垂下して取付けられている。そして、回動レバー４８の自由端部と支持ブラケット４９の水平部４９ｂとの間で直列に２つのエアシリンダ５０、５１が配置されている。第１のエアシリンダ５０と第２のエアシリンダ５１とは、それぞれのシリンダの底部の間に配置された連結プレート５２を介して連結されており、それぞれのロッド５０ａ、５１ａが同一軸心上を反対方向に伸びるようなっている。ロッド５０ａの先端には連結部材５３が取付けられ、ピン５４を介して回動レバー４８の自由端に連結されている。他方のロッド５１ａにも連結部材５５が取付けられ、ピン５６を介して支持ブラケット４９の水平部４９ｂに連結されている。
【００２３】
図４及び５に示すのは、第１及び第２エアシリンダ５０、５１のロッド５０ａ、５１ａが両方ともに収縮している状態であり、この状態では第３の充填ユニット２４ｃの外側ローラ３７ｃが前述のとおり支持カム４６の溝４７の上に位置している。第１のエアシリンダ５０のロッド５０ａが伸びると、回動軸２８は図４,５,７において反時計方向へ所定の角度だけ回転し、第２の充填ユニット２４ｂの外側ローラ３７ｂが溝４７の上に位置する。その際、各外側ローラ３７はカム４６の上面を転動する。さらに第２のエアシリンダ５１のロッド５１ａも伸びると、第１の充填ユニット２４ａの外側ローラ３７ａが溝４７に臨むこととなる。エアシリンダ５０、５１のロッド５０ａ、５１ａが収縮すると、逆方向に運動する。前述の制御装置２３は、袋識別装置２２からの信号を受取り、記憶しているデータを参照して対応するノズルを選択し、切換え装置２５に信号を送ってエアシリンダ５０、５１のロッド５０ａ、５１ａを適宜伸縮させ、選択された充填ユニット２４を充填位置に位置させる。
【００２４】
次に上下運動について説明すると、前述した通り、昇降軸２９が回動軸２８の中を通って機台２６の中から外側上方へ伸びている。その上側先端は回動軸２８の上端部を越えている。
【００２５】
図６及び７を参照すると、機台２６の底板２６ｂの上面に、昇降軸２９を上下動させるためのエアシリンダ７１が立設されている。そのロッド７１ａは垂直方向で伸縮し、その先端は二重の鉤の手状に曲がった形状をした連結ブロック７２を介して昇降軸２９の下端部に連結されている。したがって、エアシリンダ７１の作動に応じて昇降軸２９は図６に破線で示す上昇位置と実線で示す下降位置との間で上下動することとなる。
【００２６】
図３乃至５を参照すると、昇降軸２９の上端には、前述したノズル支持カム４６の溝４７の位置する方向へ伸びるアーム７３が固定されている。そしてその先端には、溝４７側に向かって開いた「コ」字状の形をしたロ−ラ係止部材７４が取付けられている。この係止部材７４の高さ方向での位置は、昇降軸２９が上昇位置にある場合（図３では実線で示されている）、部材７４の上下の水平部７４ａ、７４ｂの間を、回動プレート３０の回動に伴って回動する充填ユニット２４の内側ローラ３６が通過出来る、或はその間に位置し得る位置に設けられている。すなわち、前述の如く選択された充填ユニット２４が充填位置に回動してくると、そのユニットの内側ローラ３６が係止部材７４の上下の水平部７４ａ、７４ｂの間に嵌った状態となる。そしてこのとき、その選択されたユニット２４の外側ローラ３７は支持カム４６の溝４７に臨んだ位置にある。したがって、このユニット２４の下方への移動は妨げられず、エアシリンダ７１が収縮することにより、ユニット２４は下方の下降位置へ移動し、ノズル４０の先端が袋５の開口内部へ進入する。そして液の充填が行われる。
【００２７】
上記の如く構成された充填装置においては、先ず袋識別装置２２がその前に移動してきた袋５に付されたバーコードを読取り、対応する信号を制御装置２３に送る。制御装置２３では予め記憶させられた、製品種別と充填物すなわち充填ユニット２４との関連、本実施の形態では具体的には各袋と充填ユニット２４との関連を示す関連データを参照して、特定の充填ユニット２４を選択する。次いで制御装置２３は切換え装置２５の第１及び第２エアーシリンダ５０、５１の動作を制御して、回動プレート３０を回転させ、選択された充填ユニット２４を支持カム４６の溝４７に対応する位置へ移動させる。このときその選択された充填ユニット２４の外側ローラ３７が溝４７に臨み、内側ローラ３６はアーム７３先端の係止部材７４に捕捉されている。ここでエアシリンダ７１が作動し、昇降軸２９を所定の位置まで下降させ、ノズル４０の先端を袋口内へ進入させる.この状態で充填が行われ、充填が終了するとノズル４０が引き上げられ,、次の選択が行われる。
【００２８】
なお、上記の実施例では袋識別装置２２で袋を自動的に識別するようにしたが、少なくとも一定個数の同一製品が連続的に袋詰め包装される場合には、作業者が信号を入力して充填ユニット２４の切り替えを行ってもよい。
【００２９】
また、袋識別装置はカラーセンサを用い、袋の色或は袋の所定の位置に付された色を検出して袋を識別するようにすることも可能である。また、撮影装置を用い、袋或は袋の特定部分の形状で識別するようにしてもよい。
【発明の効果】
上記の通り本発明においては、複数の充填ユニットが製品種別に応じて選択され、選択されたユニットの充填ノズルが充填位置へ移動させられようになっている。したがって、従来の包装機の如く製品種別の変更に伴う一連の作業が不要となり、包装機を停止する必要もなく、きわめて高い生産性を達成することができる。
【００３０】
また、袋或は容器の有する情報を検出し、それにより、製品種別を判定するようにした場合、多品種を切換えて生産する場合のみでなく、同時に複数の種別の製品の袋詰め包装も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る充填装置を用いた包装システムの立面図である。
【図２】包装システムの平面図である。
【図３】充填装置の動作部分の立面図である。
【図４】充填装置の動作部の平面図である。
【図５】図４の要部の拡大図である。
【図６】充填装置の駆動部の立面図である。
【図７】充填装置の駆動部の平面図である。
【符号の説明】
１  包装システム
５  袋
７  包装機
２１  充填装置
２２  袋識別装置
２３  制御装置
２４  充填ユニット
２５  切換え装置
２８  回動軸
２９  昇降軸
３０  回動プレート
３３  ガイドレール
３４  スライダ
３６  内側ローラ
３７  外側ローラ
３８  昇降プレート
４０  ノズル
４２  エアーシリンダ
４６  ノズル支持カム
４７  溝
４８  回動レバー
５０  第１エアーシリンダ
５１  第２エアーシリンダ
７１  エアーシリンダ
７３  アーム
７４  ローラ係止部材
【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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【図６】
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【図７】
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