(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の送り方向に複数の処理ステーションを配置し、前記送り方向に伸びる容器歩進部材で各処理ステーション間に容器を歩進送りする液体充填機において、前記容器歩進部材は垂直面内で矩形循環運動される運動機構に支持され、同容器歩進部材の上昇時の水平方向運動により容器が前記処理ステーション間に歩進され、前記水平方向運動を担当する水平送りモータはパルス駆動により一定回転角度ずつ回転するステッピングモータで構成され、前記容器歩進部材の水平方向運動行程の初期にプラスの略等加速度運動が、その中期において略等速度運動が、その終期においてマイナスの略等加速度運動が行われ、前記水平送りモータで正確に移動距離を制御されることを特徴とする液体充填機の容器送り装置。
【請求項２】
前記容器歩進部材は、上下復動シリンダにより回動される水平支持軸の偏心カム及び同偏心カムにより上下方向に駆動される支持ブラケットを有する上下動機構と、前記支持ブラケットに設けられて容器歩進部材を水平方向に案内支持する複数の支持ローラ、容器歩進部材を水平方向に移動させるチエン・スプロケット及び同チエン・スプロケットを駆動する前記水平送りモータを有する水平移動機構とを備えることを特徴とする請求項１記載の液体充填機の容器送り機構。
【請求項３】
前記液体充填機は充填量を計量台に対する液体重量で測定する重量式液体充填機であり、前記容器歩進部材は容器の送り方向に隣り合わされた予備充填ステーションと本充填ステーションとの間に容器を送ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体充填機の容器送り機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は容器に一定量の液体を充填するための液体充填機に関し、特に、容器歩進部材を用いて複数の処理ステーション間に容器を歩進させる容器送り装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
周知のように、多数の空容器中に所定の液体を一定量ずつ充填する液体充填機においては、容器の送り方向に隣り合った容器切り出しステーション、充填ステーション、蓋付けステーションを配置し、容器切り出しステーションで空容器を１個ずつ切り出し、充填ステーションにて一定量の液体を容器中に充填した後、蓋付けステーションで容器蓋を取り付ける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような液体充填機では、水平面内で往復動される水平送り部材か、または、一方向に間欠運動される無端状駆動チエンに起倒可能な複数の送り爪を設けて、容器の送り方向に隣り合った容器切り出しステーション、充填ステーション、蓋付けステーション間に容器を順次送るが、液体を充填された容器を急速に移動・停止すると、容器内に収容された液体が外部に溢れて、周囲が汚染されるおそれがある。
逆に、容器の歩進速度を緩速にすると、内容物の飛散は防止できるが、次の処理ステーションに送られるまでの時間が長くなり、全体としての処理時間が非常に長時間となって、液体充填機の処理能力の向上に限界を生じる。
【０００４】
また、前述したような送り爪付水平送り部材や無端状駆動チエンを用いる場合、歩進送りに伴って容器が送り方向に対して直角な幅方向に振れるので、容器を正常な方向へ案内するガイドが必要であるが、サイズや形状の異なった容器の処理の度に、これらのガイドの調整や取り換えが必要になっている。
【０００５】
ところで、容器内への充填量を計量台上での重量で測定する重量式液体充填機においては、容器内の液体が揺動している内はその重量を計量することは困難であるから、急速度で充填ステーションに供給された容器内の重量測定は、その揺動が鎮静化するまでの時間だけ待つ必要があるため、この待ち時間が長くなり、単位時間当たりの液体充填機の処理能力が低下する問題が生じる。
【０００６】
また、この重量式液体充填機では、計量台や支持台上に乗せた容器を送り爪で水平方向に強制的に移動させるため、計量台が無荷重状態におかれることがなく、液体充填機の運転中に、計量台を支持する重量計の”ゼロ点”位置を確認することは無理であり、歩進送りの度に、重量計が嫌う水平方向荷重が重量計に加わり、計量値の信頼性が問題になる。
【０００７】
本発明の目的は、以上に述べたような従来の液体充填機の容器送り装置の問題に鑑み、処理ステーション間に歩進される容器内の液体が激しく揺動することがなく、比較的短時間で容器を処理ステーション間に移動できる液体充填機の容器送り装置を得るにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、容器の送り方向に複数の処理ステーションを配置し、前記送り方向に伸びる容器歩進部材で各処理ステーション間に容器を歩進送りする液体充填機において、前記容器歩進部材は垂直面内で矩形循環運動される運動機構に支持され、同容器歩進部材の上昇時の水平方向運動により容器が前記処理ステーション間に歩進され、前記水平方向運動を担当する水平送りモータはパルス駆動により一定回転角度ずつ回転するステッピングモータで構成され、前記容器歩進部材の水平方向運動行程の初期にプラスの略等加速度運動が、その中期において略等速度運動が、その終期においてマイナスの略等加速度運動が行われ、前記水平送りモータで正確に移動距離を制御される液体充填機の容器送り装置を提案するものである。
【０００９】
後述する本発明の好ましい実施例の説明においては、
1)前記容器歩進部材は、上下復動シリンダにより回動される水平支持軸の偏心カム及び同偏心カムにより上下方向に駆動される支持ブラケットを有する上下動機構と、前記支持ブラケットに設けられて容器歩進部材を水平方向に案内支持する複数の支持ローラ、容器歩進部材を水平方向に移動させるチエン・スプロケット及び同チエン・スプロケットを駆動する前記水平送りモータを有する水平移動機構とを備える構造、
2)前記液体充填機は充填量を計量台に対する液体重量で測定する重量式液体充填機であり、前記容器歩進部材は容器の送り方向に隣り合わされた予備充填ステーションと本充填ステーションとの間に容器を送る構造
が説明される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施例の詳細を説明する。
図示実施例は充填量を計量台上の重量で測定する重量式液体充填機に本発明を施した例であり、２０リットルペール缶Ｙである容器に食品・塗料等の各種液体を充填する液体充填機の全体は図１から図３に示されている。
【００１１】
図１及び図３において、液体充填機の機体フレーム１には容器の送り方向、つまり右から順に容器切り出しステーション３、風袋計量ステーション４、予備充填ステーション５、本充填ステーション６が配置され、これらの処理ステーション間にはペール缶Ｙの送り方向に延長する後述の矩形断面の容器歩進部材８によりペール缶Ｙが一定歩進ピッチずつ歩進送りされる。
即ち、容器切り出しステーション３では連続的に供給されたペール缶Ｙがひとつずつ容器受け台３１上に切り出され、風袋計量ステーション４でペール缶Ｙ自体の重量、つまり風袋重量が重量計４１の計量台４１ａにより計量され、予備充填ステーション５にて予定された充填量の９０〜９５％程度の液体がペール缶Ｙに投入され、本充填ステーション６に移動されたペール缶Ｙの全体重量が重量計６１の計量台６１ａで計量されて全体重量から風袋重量が減算され、投入重量が算出される。この後、同本充填ステーション６では、予定充填重量から投入重量が減算されて、更に充填される本充填重量が算出され、図２に示す本充填シリンダ６２から同本充填重量に対応した容量の液体がペール缶Ｙ中に充填される。
なお、本充填ステーション６において予定された量の液体を充填されたペール缶Ｙは、図示を省略する蓋付けステーションに移動され、ペール缶Ｙの開口部が蓋で閉じられ、機外に排出されることになる。
【００１２】
前述した風袋計量ステーション４は容器歩進部材８の下方に位置する重量計４１を備え、この重量計４１の計量台４１ａには前記容器歩進部材８の両側に位置されてペール缶Ｙの送り方向左右側を支持する容器受け台４２が位置される。したがって、容器歩進部材８の下降時には空のペール缶Ｙの重量が容器受け台４２をもつ計量台４１ａで負担されるから、重量計４１により容器受け台４２上のペール缶Ｙの重量、即ち容器風袋が個別に検出かつ記憶される。
【００１３】
前記予備充填ステーション５は容器歩進部材８の両側に位置される容器受け台５１を有し、これらの容器受け台５１にペール缶Ｙが支持される。
また、図１に示すように、予備充填ステーション５には充填ノズル５４が設けられ、断面積が大きな大容量の予備充填シリンダ５５に収容された充填液体がペール缶Ｙ中に予備充填される。つまり、予備充填シリンダ５５中に充填予定の液体が充分に予め吸入され、詳細な図示を省略するピストン駆動装置５６を用いて、同予備充填シリンダ５５中の液体が、予定される充填量の７０〜９０％程度程度だけ排出され、この液体が充填ノズル５４からペール缶Ｙ中に急速に投入される。
【００１４】
予備充填ステーション５で充填液体を投入されたペール缶Ｙは、内部の液体の完全な鎮静化を待つことなく、容器歩進部材８の働きにより本充填ステーション６に移動される。
前記本充填ステーション６は容器歩進部材８の下方に位置する重量計６１を備え、この重量計６１の計量台６１ａには前記容器歩進部材８の両側に位置されてペール缶Ｙの送り方向左右側を支持する容器受け台６３が位置される。したがって、容器歩進部材８の下降時には液体を予備充填されたペール缶Ｙの重量が容器受け台６３をもつ前記計量台６１ａで負担されるから、重量計６１により容器受け台上のペール缶Ｙの重量が個別に検出される。
【００１５】
また、図２に示すように、前記本充填ステーション６にも充填ノズル６４が設けられ、断面積が小さな小容量の充填シリンダ６２中の計量された量の液体が同充填ノズル６４からペール缶Ｙ中に充填される。つまり、充填シリンダ６２中にはピストン駆動装置６５を用いて正確な容量の液体が予め吸入され、重量計６１で検出された全重量から風袋計量ステーション４での風袋重量が減算されて予備充填重量が算出され、予定充填重量から同予備充填重量を差し引くことにより、不足充填重量が算出される。この場合、充填液体の密度は既知量であるので、不足充填重量が充填液体の不足本充填容積に置換され、同不足本充填容積に見合った正確な容積の液体が排出され、同不足液体は充填ノズルからペール缶Ｙ中に急速に投入される。
【００１６】
図５はペール缶Ｙの歩進送りを担当する容器送り装置の機構部を示し、この容器送り装置によって容器歩進部材８は図５に示す垂直平面内において矩形循環運動を行う。
容器歩進部材８の駆動部は機体フレーム１の水平な支持フレーム１１に設置される軸受８１に回転可能に支持される一対の水平支持軸８２を有し、これらの水平支持軸８２に一体の偏心カム８３には、図５（ｂ）に示すように、支持ブラケット８４が上下動可能にそれぞれ支持されている。
そして、前記水平支持軸８２に一体の支持スプロケット８５間には、前記支持フレーム１１の下部の中継スプロケット８６にも掛け渡した上下動チエン８７が掛け渡され、同上下動チエン８７の両端部は、ピストン軸８９ａを前記支持フレーム１１の下部に固定する上下動シリンダ装置８９の往復シリンダ８９ｂに固定される。
【００１７】
したがって、上下動シリンダ装置８９の往復シリンダ８９ｂが図５（ｂ）の実線示の位置にある時、両支持ブラケット８４及び容器歩進部材８が下降され、容器歩進部材８の上面が前述した風袋計量ステーション４、予備充填ステーション５、本充填ステーション６の各容器受け台４２，５１，６３の上面よりも低いレベルにまで下降され、各処理ステーションのペール缶Ｙはこれらの各容器受け台４２，５１，６３上に支持されることになる。
また、上下動シリンダ装置８９の往復シリンダ８９ａが図５（ｂ）の実線示の位置から右方向へ往動されると、水平支持軸８２を中心として偏心カム８３が１８０度回動され、両支持ブラケット８４を介して容器歩進部材８が上昇され、同容器歩進部材８の上面が前述した風袋計量ステーション４、予備充填ステーション５、本充填ステーション６の各容器受け台４２，５１，６３の上面よりも高いレベルにまで上昇され、各処理ステーションのペール缶Ｙは容器歩進部材８に支持される。
【００１８】
この容器歩進部材８の上昇時にあっては、風袋計量ステーション４、本充填ステーション６の各容器受け台４２，６３はペール缶Ｙの荷重から自由になるので、この間に風袋計量ステーション４、本充填ステーション６の重量計４１，６１の”ゼロ点”確認をその都度行って、充填精度を維持できる。
そして、この上昇時の容器歩進部材８の運動ベクトルは、水平成分を含まない垂直方向運動となるから、計量台４１ａ，６１ａに加わる水平方向荷重により重量計４１，６１が狂うこともなくなる。
【００１９】
図５（ａ）に戻って、前述した各支持ブラケット８４には上下方向に対向した２対ずつの支持ローラ９０が自由に回転できるように支持され、これらの支持ローラ９０により容器歩進部材８の下部レール９１が水平方向にそれぞれ案内される。
そして、前記容器歩進部材８の長さ方向中間部には、前記支持フレーム１１に形成された開放部から下端部を下方に垂下された連結片９２が固定され、この連結片９２の下端部には支持フレーム１１の下面に水平方向に対向して固定する軸受台９３の連係スプロケット９４間に掛け渡された無端状チエン９５が固定される。
【００２０】
さらに、前記軸受台９３の一方には前記連係スプロケット９４と同軸的な従動スプロケット（図示せず）が固定され、この従動スプロケットは駆動チエン９６を介してギアード・ステッピングモータで構成される水平送りモータ９７の駆動スプロケット９８で後述するように駆動される。つまり、ペール缶Ｙの歩進送りを担当する水平送りモータ９７は、印加される入力パルスの１パルス当たりの回転角度、即ち容器歩進部材８の歩進速度を正確に制御可能な減速歯車付きステッピングモータで構成される。
【００２１】
図６は前述した容器送り装置の制御部を示し、例えばマイクロコンピュータ等で構成される制御装置CPU は、容器検出器ＣＳでペール缶Ｙが検出された時、結合された上下動シリンダ装置８９に往動指令（容器歩進部材８の上昇命令）を与え、容器歩進部材８を水平方向に移動させる水平送りモータ９７を回転開始させる。
この制御装置CPU は結合された水平送りモータ９７を駆動するプログラムを内蔵し、図７に示す速度線図に基づいた調速速度で水平送りモータ９７を駆動するが、容器歩進部材８が左側可動限に到達すると、移動量に対応した駆動パルスのカウントが予め定めた移動量となり、同制御装置CPU から上下動シリンダ装置８９に復動指令が行われ、容器歩進部材８が下降される。
【００２２】
図７は左向きをプラス側とした容器歩進部材８の水平方向の速度線図であり、区間Ｔ1 は上昇位置での容器歩進部材８の左側への水平方向運動行程を、区間Ｔ2 は下降位置での右側への戻り行程をそれぞれ示す。そして、往動時速度曲線Αで囲まれた面積Ｓ1 は容器歩進部材８の往動時移動距離を、復動時速度曲線Βで囲まれた面積Ｓ2 は容器歩進部材８の復動時の移動距離をそれぞれ表す。
【００２３】
容器歩進部材８の歩進送り時、即ち水平方向運動行程Ｔ1 の詳細を説明するに、容器歩進部材８の水平方向移動開始時α1 には静止状態から容器歩進部材８を加速する加速パルスが水平送りモータ９７に与えられ、ある程度の速度に加速された後は、等加速度運動α2 で容器歩進部材８が加速される。この場合の加速度はペール缶Ｙ中の液体が揺動しない程度の周知の加速度が選ばれ、この後、容器歩進部材８を略一定の速度で移動させる等速度運動α3 とされる。
次に、水平方向運動行程では、マイナス加速度を与えた等減速運動α4 で容器歩進部材８が次第に減速され、速度が充分に低下した後、加速度を変化させたブレーキ力が働かされ、容器歩進部材８が停止される。
【００２４】
このような水平方向運動行程で、液体を予備充填されたペール缶Ｙが予備充填ステーション５から本充填ステーション６へ送られるが、ペール缶Ｙが本充填ステーション６へ歩進されると、直ちに、上下動シリンダ装置８９が復動され、同上下動シリンダ装置８９により容器歩進部材８が下降され、同容器歩進部材８の下降により本充填ステーション６の容器受け台４２，５１，６３上にペール缶Ｙが受けられ、同本充填ステーション６で予備充填重量が計量されることになる。
続いて、容器歩進部材８の完全な下降を待った後、容器歩進部材８が右可動限に向かって復旧されるが、この戻り行程での復動時速度は、容器歩進部材８上にペール缶Ｙを乗せた状態ではないので、任意の急速復旧であればよい。
【００２５】
図示実施例の場合、図７から理解されるように、容器歩進部材８の戻り行程での復動時速度Ｂは、往動時速度曲線Ａと同様の速度としてある。即ち、戻り行程の開始時β1 にあっては、加速パルスにより急加速が行われ、この急加速の後に等加速度移動β2 に移行され、次いでこの速度を維持した等速運動β3 が行われる。
このようにして、容器歩進部材８が右可動限に近付いた状態で、容器歩進部材８の速度が等減速運動β4 に切り換えられ、略完全に右可動限に戻った時点で急激なブレーキ力、即ちマイナスの加速度変化が与えられ、容器歩進部材８は右可動限位置に停止する。
【００２６】
図示実施例による液体充填機の容器送り装置は、以上のような構造であるから、予備充填ステーション５や本充填ステーション６で液体を充填されたペール缶Ｙ中の液体が溢れることなく、次の処理ステーションへ移送できる。
ペール缶Ｙの歩進送りを担当する容器歩進部材８は、厳密に調速できるステッピングモータで構成する水平送りモータ９７を駆動源とし、しかも、水平方向運動行程Ｔ1 の初期にプラスの略等加速度運動α2 を、その中期において略等速度運動α3 を、その終期においてマイナスの略等加速度運動α4 を行わせるので、ペール缶Ｙの移動中に内容物である充填液体が揺動することがなくなり、ペール缶Ｙ中の液体の表面波動を鎮静化した状態で次の処理ステーションに移送できる。
したがって、本発明の容器送り装置では、ペール缶Ｙ中の液体の鎮静化を待つことなく、処理ステーション間にペール缶Ｙを迅速に移動できるから、単位時間当たりの液体充填機の処理能力の向上を期待できる。
【００２７】
また、本発明の容器送り装置は、前述した実施例のように重量式液体充填機に適用すれば、予備充填ステーション５で投入された液体の鎮静化を待つことなく、本充填ステーション６へ向かってペール缶Ｙの移送を開始し、この移動中に収容された投入液体の波動の鎮静化を図ることができるので、本充填ステーション６に到達したペール缶Ｙ中の液体重量の計量を直ちに開始でき、全体の処理時間を短縮できる。
【００２８】
本発明の容器送り装置によれば、風袋計量ステーション４、予備充填ステーション５、本充填ステーション６の各容器受け台４２，５１，６３上のペール缶Ｙは、容器歩進部材８の接触によって各容器受け台４２，５１，６３から一斉に上方に持ち上げられ、水平方向への移動の後、下降されて容器受け台４２，５１，６３上に正確に位置決めされるから、従来のようなペール缶Ｙの位置規制のためのガイドは必要としなくなる。勿論、この本発明の利点は、処理する容器の寸法や形状に応じてガイド位置の調整や取り換えの手数からの解放を意味しており、処理ロットの切り換え時の立ち上げ時間が大幅に短縮される。
【００２９】
なお、前述した本発明の実施例の説明では、ペール缶Ｙからなる容器の場合を説明したが、本発明は他の容器の液体充填にも適用できるのは、改めて指摘するまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、処理ステーション間に歩進される容器内の液体が激しく揺動することがなく、比較的短時間で容器を処理ステーション間に移動できる液体充填機の容器送り装置を得ることができるから、搬送中に容器内の液体が溢れて液体充填機内部が汚損されることがなくなり、液体充填機の単位時間当たりの処理能力が増大する。ことに、本発明を重量式液体充填機に適用する場合にあっては、予備充填ステーションで投入された液体の揺動を待つことなく、歩進送り中に同液体を鎮静化させ、本充填ステーションで迅速に予備充填重量を計測できるので、処理時間の短縮化を図れ、また、工程の終了の度に重量計の”ゼロ点”調整や確認を行えるので、正確な充填精度を維持でき、さらに、容器の歩進送り時に重量計に水平方向の荷重が加わることもなくなるから、重量計の狂いも防止できる。
加えて、本発明の容器送り装置によれば、各処理ステーションの正規位置に容器を案内するガイドの設置やその調整を必要としなくなるため、ロット切り換え時の立ち上がり時間が短縮され、１台の充填機で多種類の容器の充填が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体充填機の要部正面図である。
【図２】同液体充填機の図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】一部を省略して示した同液体充填機の要部平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿う要部拡大断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は同液体充填機に用いる容器送り装置の図４のａ−ａ線及びｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図６】同容器送り装置の制御部のブロック線図である。
【図７】同容器送り装置の速度線図である。
【符号の説明】
Ｙ          ペール缶（容器）
１          機体フレーム
３          容器切り出しステーション
４          風袋計量ステーション
５          予備充填ステーション
６          本充填ステーション
８          容器歩進部材
４２，５１，６３    容器受け台
９６        上下動シリンダ装置
９７        水平送りモータ
α1         水平方向移動開始時
α2         等加速度運動
α3         等速度運動
α4         等減速運動
【図１】
0004142217.tif 000002
【図２】
0004142217.tif 000003
【図３】
0004142217.tif 000004
【図４】
0004142217.tif 000005
【図５】
0004142217.tif 000006
【図６】
0004142217.tif 000007
【図７】
0004142217.tif 000008