(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填ノズルを固定して容器を昇降しながら該容器に液体を充填する方法であって、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うことを特徴とする液体の充填方法。
【請求項２】
容器を充填ステーションに順次間欠搬送することを特徴とする請求項１記載の液体の充填方法。
【請求項３】
充填開始から充填終了まで連続充填を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液体の充填方法。
【請求項４】
充填の開始が、昇降上死点よりも１昇降サイクル３６０°において５°〜８５°早いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項５】
昇降上死点における、充填ノズル先端と容器底面との距離が２０ｍｍ〜７０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項６】
下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が、１ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項７】
容器の搬送が停止する前から、充填を開始することを特徴とする請求項２〜６のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項８】
容器の上昇開始が、搬送の停止よりも１搬送サイクル３６０°において２０°〜５０°早いことを特徴とする請求項２〜７のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項９】
容器の下降が終了する前から、搬送を開始することを特徴とする請求項２〜８のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項１０】
容器の搬送開始が、下降の終了よりも１昇降サイクル３６０°において４０°〜７０°早いことを特徴とする請求項２〜９のいずれか記載の液体の充填方法。
【請求項１１】
容器を充填ステーションで順次停止させるように搬送することができる搬送コンベアと、充填ステーションに配置されている充填ノズルが固定された充填装置及び容器昇降装置とを備えた高速液体充填機械において、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うように制御することができる制御手段を備えたことを特徴とする高速液体充填機械。
【請求項１２】
充填装置が、容器搬送経路の上方に配置されている充填ノズルと、ピストンを内蔵しかつピストンの往復動によって充填液を充填ノズルに送り込む定量シリンダと、前記ピストンを任意のストローク量及び／又は任意のストローク速度で往復動させる独立した駆動機構とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の高速液体充填機械。
【請求項１３】
制御手段が、充填開始から充填終了まで連続充填を行うように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の高速液体充填機械。
【請求項１４】
制御手段が、充填の開始を昇降上死点よりも１昇降サイクル３６０°において５°〜８５°早くするように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項１５】
制御手段が、昇降上死点における充填ノズル先端と容器底面との距離が２０ｍｍ〜７０ｍｍとなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項１６】
制御手段が、下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が１ｍｍ〜１５ｍｍとなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか記載の液体の高速液体充填機械。
【請求項１７】
制御手段が、容器の搬送が停止する前から充填を開始するように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項１８】
制御手段が、容器の上昇開始が搬送の停止よりも１搬送サイクル３６０°において２０°〜５０°早くなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項１９】
制御手段が、容器の下降が終了する前から搬送を開始するように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項２０】
制御手段が、容器の搬送開始が、下降の終了よりも１昇降サイクル３６０°において４０°〜７０°早くなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか記載の高速液体充填機械。
【請求項２１】
制御手段による制御が、サーボモータの設定パルスを変化させることにより行われる制御であることを特徴とする請求項１１〜２０のいずれか記載の高速液体充填機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジュース、牛乳等の液体を、３５００本／ノズル・時（２ピッチ送り）という高速で容器に充填することができる液体の充填方法や、それに用いられる高速液体充填機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、牛乳やジュース等の液体を紙容器へ充填するための高速液体充填機械として、例えば、図１に示される充填ステーションを備えている高速液体充填機械が知られている。かかる高速液体充填機械は、充填ステーションを有する機械フレーム１と、容器を充填ステーションで順次停止させるように搬送することができる搬送コンベア２と、その搬送経路始端上方に配置された、放射状のマンドレル３を有する回転体４と、搬送経路中程の充填ステーションに配置された、充填タンク５、定量シリンダ６及び充填ノズル７を有する充填装置８、並びに容器昇降装置９と、搬送経路後半に配置されたヒートシーラー１０等を備えている。
【０００３】
上記高速液体充填機械による充填包装は、まず、角筒状に成形可能な容器素材を保持するマガジン１１から容器素材（カートンブランク）を角筒状に広げながら取り出してマンドレル３に順次装嵌し、底部加熱装置１２により容器底部となる端部を加熱し、容器端部折込み装置１３により加熱された容器周端部を平坦に折り込み、容器底部圧着装置１４により平坦に折り込まれた前記端部を圧着して有底角筒状容器とし、該有底角筒状容器をマンドレルからチェーン１５に取り付けられている容器ホルダに移し換える。前記搬送コンベア２は、かかる複数の容器ホルダが連結されたチェーン１５と、チェーン１５が掛け渡されている搬送経路始端及び終端にそれぞれ設けられた一対のスプロケット１６，１７とから構成されている。
【０００４】
搬送コンベアに移載された有底角筒状容器は、その底部を受けて案内するレール１８上をチェーン１５に取り付けられている容器ホルダにより間欠的に搬送され、有底角筒状容器の頂部を屋根型に折り込みやすくするための折り目をつける予備折込み装置１９、過酸化水素水噴霧及び／又は紫外線照射により容器内部を殺菌する殺菌装置２０を経由して充填ステーションに至る。間欠的に搬送され充填ステーションに停止した有底角筒状容器は、容器昇降装置９により押し上げられ上死点に達したとき、充填ノズル７からの液の充填が開始され、下降しながらの充填は容器の下降により充填ノズル７の先端が容器から抜けるまで行われ、充填終了とほぼ同時に容器の搬送が開始される。液体が充填された有底角筒状容器は、折り目の付けられた容器の頂部を最終的に屋根形に折り込む本折込み装置２１、折り込まれた容器頂部のシール面を加熱する容器頂部加熱装置２２を経由して、容器頂部圧着するヒートシーラー１０により容器頂部をヒートシールし、印字装置２３により日付等が印字され、液体充填包装製品として排出されていく。
【０００５】
従来、間欠駆動コンベヤにより搬送され、充填ステーションに順次停止した紙容器への前記高速液体充填装置を用いた、牛乳やジュース等の液体の充填方法においては、充填液の泡立ち・飛跳ね・液揺れを防止するため、容器昇降装置により容器が押し上げられて上死点に達した時点で、その先端が容器底部に近接した充填ノズルから充填が開始され、充填された充填液が充填ノズルの先端に接触しないように容器を下降させながら充填する方法が採用されていた。また、紙容器への液体充填時の泡立ち・飛跳ね・液揺れを有効に防止するには、充填最大流速を減少させればよく、充填量が一定の場合における充填最大流速を減少させるには、充填時間をできるだけ長くとってやる必要があることから、前記従来の容器の下降時のみの充填においては、充填ノズルの先端を容器から退出させる間も充填していた。その場合、ノズル先端と充填された液面との距離が大きくなり充填液の泡立ちの他、充填後にヒートシールされるシール面が充填液の飛跳ねにより汚染されるという問題があった。
【０００６】
さらに、充填時間を長くした結果、充填ノズルにおける液切れのタイミングが遅くなり、充填液がシール面に付着したり、充填直後の液面が安定しないために、搬送時の液揺れ等により高速充填に悪影響を及ぼすという問題があった。また、上死点に達した時点での充填は、容器が空の状態から開始するため、飛跳ね、泡立ちを考慮してノズル先端部と容器底部の距離は５〜１０ｍｍの近接した距離が設定されており、そのために上死点近くにおいての充填量を急激に立ち上げることができず、所定時間内で充填するために充填最大流速が大きくならざるを得ず、泡立ち・飛跳ね・液揺れの原因となりやすかった。かかる充填状態を改善するために充填時間を延ばすことが考えられるが、その場合、容器の下降時の時間が長くなり、その結果、間欠搬送コンベアの停止時間が長くなるため、高速化を図る場合にコンベアの移動時間を短くせざるを得ず、その結果、移動時の加速度の増加と共に液揺れが大きくなり、シール面を汚し、シール不良の原因となるおそれがあった。
【発明の開示】
【０００７】
充填機械における充填能力を向上させるためには、機械の高速化を図ることが考えられる。そして、高速化を図れば図るほど機械の運転サイクルが短くなって、１つの容器における所要充填時間も短くせざるを得ず、ほぼ１秒という限られた時間内に容器内容量に相当する液体を充填し、かつ次工程まで搬送する必要がある。そのためには充填時の吐出流速を増加させなければならないが、流速を増加させると泡立ち・飛跳ね・液揺れが発生し、かかる泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生状況で充填能力が決定され、従来、３０００本／ノズル・時（２ピッチ送り）を越えることが出来なかった。本発明の課題は、容器内での泡立ちや液面の乱れ等の問題を生じさせることなく、３５００本／ノズル・時（２ピッチ送り）という高速充填することのできる液体の充填方法及びこれに用いられる高速液体充填機械を提供することにある。
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、ノズル先端部と容器底面との距離を大きくして、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うことにより、充填速度を増加させることなく、また特にヘッドスペースを有する容器への充填においても、ノズルの容器からの退出前には充填を終了させることにより、泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生を抑制することができ、高速充填できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、（１）充填ノズルを固定して容器を昇降しながら該容器に液体を充填する方法であって、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うことを特徴とする液体の充填方法や、（２）容器を充填ステーションに順次間欠搬送することを特徴とする上記（１）記載の液体の充填方法や、（３）充填開始から充填終了まで連続充填を行うことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の液体の充填方法や、（４）充填の開始が、昇降上死点よりも１昇降サイクル３６０°において５°〜８５°早いことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の液体の充填方法や、（５）昇降上死点における、充填ノズル先端と容器底面との距離が２０ｍｍ〜７０ｍｍであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか記載の液体の充填方法や、（６）下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が、１ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか記載の液体の充填方法や、（７）容器の搬送が停止する前から、充填を開始することを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれか記載の液体の充填方法や、（８）容器の上昇開始が、搬送の停止よりも１搬送サイクル３６０°において２０°〜５０°早いことを特徴とする上記（２）〜（７）のいずれか記載の液体の充填方法や、（９）容器の下降が終了する前から、搬送を開始することを特徴とする上記（２）〜（８）のいずれか記載の液体の充填方法や、（１０）容器の搬送開始が、下降の終了よりも１昇降サイクル３６０°において４０°〜７０°早いことを特徴とする上記（２）〜（９）のいずれか記載の液体の充填方法に関する。
【００１０】
また本発明は、（１１）容器を充填ステーションで順次停止させるように搬送することができる搬送コンベアと、充填ステーションに配置されている充填ノズルが固定された充填装置及び容器昇降装置とを備えた高速液体充填機械において、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うように制御することができる制御手段を備えたことを特徴とする高速液体充填機械や、（１２）充填装置が、容器搬送経路の上方に配置されている充填ノズルと、ピストンを内蔵しかつピストンの往復動によって充填液を充填ノズルに送り込む定量シリンダと、前記ピストンを任意のストローク量及び／又は任意のストローク速度で往復動させる独立した駆動機構とを備えたことを特徴とする上記（１１）記載の高速液体充填機械や、（１３）制御手段が、充填開始から充填終了まで連続充填を行うように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）又は（１２）記載の高速液体充填機械や、（１４）制御手段が、充填の開始を昇降上死点よりも１昇降サイクル３６０°において５°〜８５°早くするように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１３）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（１５）制御手段が、昇降上死点における充填ノズル先端と容器底面との距離が２０ｍｍ〜７０ｍｍとなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１４）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（１６）制御手段が、下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が１ｍｍ〜１５ｍｍとなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１５）のいずれか記載の液体の高速液体充填機械や、（１７）制御手段が、容器の搬送が停止する前から充填を開始するように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１６）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（１８）制御手段が、容器の上昇開始が搬送の停止よりも１搬送サイクル３６０°において２０°〜５０°早くなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１７）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（１９）制御手段が、容器の下降が終了する前から搬送を開始するように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１８）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（２０）制御手段が、容器の搬送開始が、下降の終了よりも１昇降サイクル３６０°において４０°〜７０°早くなるように制御することができる制御手段であることを特徴とする上記（１１）〜（１９）のいずれか記載の高速液体充填機械や、（２１）制御手段による制御が、サーボモータの設定パルスを変化させることにより行われる制御であることを特徴とする上記（１１）〜（２０）のいずれか記載の高速液体充填機械に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の液体の充填方法は、容器を昇降しながら該容器に液体を充填する方法であり、容器は上下方向に昇降させる必要があるが、かかる昇降における上下方向は、垂直方向における上下方向に制限されるものではない。また、充填装置における充填ノズルの上下方向への移動についても特に制限されないが、充填ノズルと容器との相対距離を適切に設定すればよいことからして、容器のみを昇降させ充填ノズルは固定しておくことが望ましい。また、本発明の充填方法が適用しうる容器としては、昇降手段により昇降しうるものであれば、その大きさや形状等は特に制限されるものではないが、液体充填前に有底角筒状を呈し、クリアランスのある開口部からヘッドスペースを残した状態で充填され、充填後にその上部が屋根型に折り込まれた状態でヒートシールされる容器を具体的に例示することができる。
【００１２】
本発明の充填方法は、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始することを特徴とするが、充填の開始は、容器が昇降上死点に達する前の上昇時であれば特に制限されないが、昇降上死点よりも１昇降サイクル（例えば昇降開始時から次の昇降開始時まで）３６０°において１°〜９０°、好ましくは５°〜８５°、より好ましくは３０°〜７０°早くすることが望ましい（図２「タイミングチャート」参照）。このように、充填開始タイミングを早くすることにより、その分充填時間を長く設定することができ、充填最大流速が低減され、充填時の液面の揺れや泡の発生量が少なくなる。また、本発明の充填方法においては、充填ノズルからの各容器への液体の充填は、充填開始から充填終了まで連続充填することが、すなわち充填開始から充填終了まで吐出流速に変化はあるものの間断なく液体を吐出し続けるようにすることが、より高速での充填を可能とすることから好ましい。
【００１３】
かかる容器上昇時に充填を開始する本発明の充填方法は高速充填が可能なことから、容器が充填ステーションに順次間欠搬送され、順次充填され、次いで順次ヒートシールされていく連続生産方式に適用した場合に特に有利である。そして、容器の充填開口部と充填ノズルとの間にクリアランスがある場合、容器の搬送が停止する前から充填を開始すると、充填液を吐出する充填時間を長くすることができ、その際、搬送の停止よりも１搬送サイクル（例えば間欠搬送における搬送開始時から次の搬送開始時まで）３６０°において約２０°〜５０°早く容器の上昇を開始させることが、上記充填時間の確保の面から好ましい（図２参照）。しかし、充填時間を長くとらなくてもよい充填の場合など、容器の搬送が停止した後、容器の上昇を開始させ、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始することもできる。
【００１４】
前記のように、本発明の充填方法においては、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とするが、昇降上死点における充填量は容器の大きさや充填液の種類によって適宜設定することができるが、下降時の充填量と比べると少量であり、下降時における充填液と容器底面との衝突を緩和する程度充填しておくことが好ましく、昇降上死点における充填ノズル先端と容器底面との距離が２０ｍｍ〜７０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように、かつ、充填ノズルと液面との距離が、１ｍｍ〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍとなるように、昇降上死点における充填量を設定することが泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生を抑制する上で好ましい。容器が昇降上死点に達する前に充填を開始する本発明の充填方法によると、昇降上死点においては既に充填されている少量の充填液がクッション代わりとなって泡立ち・飛跳ね・液揺れを抑制するので、一気に吐出流速を増加させることができる。
【００１５】
昇降上死点から充填を開始する従来の充填方法では、空の状態の容器に充填を開始するため、飛跳ねの発生を考慮して、上死点近傍においては充填量の急激な立ち上げをすることはできず、それ以降の限られた時間内で急激に充填するため、この過程での充填液の泡立ち・飛跳ね・液揺れが発生し、かかる泡立ち・飛跳ね・液揺れを改善するために充填時間を延ばすと、搬送コンベアの停止時間が長くなる分、搬送コンベアの移動時間が短くなる結果、移動時の加速度が増加して、充填後の容器内の液揺れが大きくなり、シール不良の原因となることから、結局、ここでの泡立ち・飛跳ね・液揺れが高速生産のネックとなっていた。
【００１６】
本発明の充填方法においては、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填が開始され、その後容器を下降しながら充填が行われるが、下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が、１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に５〜１０ｍｍとすることが、所定の充填時間内での充填液の泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生を効果的に抑制しうることから好ましい。
【００１７】
そして、容器の充填開口部と充填ノズルとの間にクリアランスがある場合、容器の下降が終了する前から搬送を開始することにより、充填終了後の搬送開始時における液揺れの緩和を図ることができ、例えば、下降の終了よりも１昇降サイクル（例えば上昇開始時から次の上昇開始時まで）３６０°において約４０°〜７０°早く容器の搬送を開始させることが好ましい（図２参照）。間欠駆動紙容器充填機において充填直後の搬送による液揺れを抑制するには、搬送時間を長くすればよく、しかし、搬送時間を長くするとその分停止時間を短くせざるを得ないが、本発明においては、容器上昇時に充填を開始することで、能力ダウンすること無く液揺れ対策が可能となる。なお、充填時間を長くとらなくてもよい充填の場合など、容器への充填、容器の下降が終了した後、容器の搬送を開始することもできる。
【００１８】
また、ヘッドスペースのある容器においては、充填終了後に容器からノズルが退出するように、例えば充填終了後、１昇降サイクル３６０°において約４０°〜７０°後に下降が終了するように設定することが好ましい。このように、本発明の充填方法においては、充填終了まで、下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離を１ｍｍ〜１５ｍｍに保つことができ、充填終了時もノズル先端が容器内の液面に近い位置にあるので、泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生を効果的に抑制することができるばかりでなく、シール面を充填液の液だれ等で汚染することがない。
【００１９】
これに対して、従来の充填方法では、充填最大流速を抑制するために充填時間を長くとる必要から、容器からノズルを退出させている間も充填しており、ノズル先端と容器内の液面との距離が大きくなった状態で充填することによる泡立ち・飛跳ね・液揺れが発生していた。また、容器からノズルを退出させる際に、充填液の液だれ等によるシール面の汚染の発生を防止するために、チャッキ弁によりノズル内を減圧して強制的に充填最後の糸引き・液だれを断つようになされていた。
【００２０】
本発明の充填方法は、本発明の高速液体充填機械により好適に実施される。本発明の高速液体充填機械は、容器を充填ステーションで順次停止させるように搬送することができる搬送コンベアと、充填ステーションに配置されている充填装置及び容器昇降装置とを備えた高速液体充填機械において、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とし、その後容器を下降しながら充填を行うように制御することができる制御手段を備えた充填機械であれば特に制限されるものではなく、制御手段を除いては、前述した従来公知の各種装置類を備えた液体充填機械を用いることができるが、かかる高速液体充填機械における充填装置が、容器搬送経路の上方に配置されている充填ノズルと、ピストンを内蔵しかつピストンの往復動によって充填液を充填ノズルに送り込む定量シリンダと、前記ピストンを任意のストローク量及び／又は任意のストローク速度で往復動させる独立した駆動機構とを備えているものが好ましい。
【００２１】
図３には、有底角筒状紙容器Ｃを充填ステーションＳで順次停止させるように搬送することができる搬送コンベア２と、充填ステーションＳに配置されている充填装置８と容器昇降装置９とを備え、この間欠駆動する搬送コンベヤ２の１サイクルの動作で、２つの容器Ｃが２ピッチ分ずつ順次搬送され、充填ステーションＳに２つずつの容器Ｃが同時に搬入されて停止させられるようになっている高速液体充填機械が示されている。上記充填装置８としては、２つの容器Ｃに対応しうるように充填ステーションＳにおける容器搬送経路の上方に配置されている２つの充填ノズル７と、ピストンを内蔵しかつピストンの往復動によって充填ノズル７に充填液を定量ずつ送り込む２つの定量シリンダ６と、前記ピストンを任意のストローク量及び／又は任意のストローク速度で往復動させる独立した駆動機構とを備えており、これらは同一構造のものである。
【００２２】
図４には、垂直筒状ノズル本体２４と、充填液の自重による流下を防止するようにノズル本体２４の下端開口に設けられているストレーナー２５と、ノズル本体２４の高さの中程に備えられている流出用逆止弁２６と、ノズル本体２４の上端に垂直下向きに取付けられかつ洗浄時等に逆止弁２６の弁棒と当接し逆止弁２６を開放するように押動するピストンロッド２７を有する弁開放用流体圧シリンダ２８とを備えており、接続管２９によって定量シリンダ６に接続されている充填ノズル７が示されている。
【００２３】
図５には、コンベア２より容器Ｃを押し上げるための押し上げロッド３０と、容器Ｃを押し下げるための押し下げロッド３１と、容器Ｃを押し上げロッド３０及び押し下げロッド３１にて昇降する際に容器Ｃを安定させるコンベアホルダー３２とを備えた容器昇降装置９が記載されている。押し上げロッド３０及び押し下げロッド３１は押し上げロッド３０及び押し下げロッド３１の下方に配置されているサーボモータ３３により駆動しているタイミングベルト３４により制御される。前記のように、本発明の充填方法においては、容器が昇降上死点に達する前の上昇時に充填を開始し、昇降上死点では容器に所定量の液体が充填された状態とするため、昇降上死点における充填ノズル先端と容器底面との距離が２０〜７０ｍｍ、好ましくは３０〜５０ｍｍとなるように設定・制御されている。この距離２０〜７０ｍｍは、昇降上死点から充填を開始する従来の充填方法における距離と比べると１０〜６５ｍｍ大きく、本発明においてはその分容器の上昇距離を短縮することができるので、容器がコンベアホルダーに保持されている状態で上昇が完了し、容器の噛み込み等を低減することができる。
【００２４】
上記搬送コンベア２、充填装置８、容器昇降装置９等はそれぞれ公知のものであるが、本発明の高速液体充填機械は、それらの相互の作動を、例えば図２に示されるタイミングチャートにおけるように、制御しうる制御手段を備えている。これら制御手段としては、例えば、上記搬送コンベア２の駆動源であるサーボモータの設定パルスを所定のタイミング・パターンで変化させ、搬送コンベア２の間欠駆動における搬送開始及び搬送停止のタイミング、搬送速度、搬送距離等を制御する手段や、上記定量シリンダ６に内蔵されたピストンの駆動源であるサーボモータの設定パルスを所定のタイミング・パターンで変化させ、ピストンの往復動における往復動の開始及び停止のタイミング、ストローク量、ストローク速度を制御する手段や、上記容器昇降装置９の駆動源であるサーボモータの設定パルスを所定のタイミング・パターンで変化させ、タイミングベルト３４を介しての容器昇降装置９の押し上げロッド３０及び押し下げロッド３１における昇降の開始及び停止のタイミング、ストローク量、ストローク速度を制御する手段を具体的に挙げることができる。
【００２５】
上記制御手段を備えることにより、充填開始から充填終了まで連続充填を行うように制御することや、充填の開始を昇降上死点よりも１昇降サイクル３６０°において１°〜９０°、好ましくは５°〜８５°、より好ましくは３０°〜７０°早くするように制御することや、昇降上死点における充填ノズル先端と容器底面との距離が２０〜７０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように制御することや、下降充填時における容器内の液面とノズル先端部との距離が１ｍｍ〜１５ｍｍとなるように制御することや、容器の搬送が停止する前から充填を開始するように制御することや、容器の上昇開始が搬送の停止よりも１搬送サイクル３６０°において２０°〜５０°早くなるように制御することや、容器の下降が終了する前から搬送を開始するように制御することや、容器の搬送開始が、下降の終了よりも１昇降サイクル３６０°において４０°〜７０°早くなるように制御することができる。
【００２６】
図６には、上記制御手段を用いた、上昇開始から下降終了までの容器の動きが、充填ノズルとの位置関係において示されている。また、図６ａ〜図６ｇは図２のタイミングチャートにおけるａ〜ｇに対応しており、図６ａは容器の上昇開始時（容器は搬送中）、図６ｂは容器への充填開始時（容器は上昇・搬送中）、６図ｃは容器の搬送停止時（上昇中の容器へ充填中）、６図ｄは容器の上昇停止・下降開始時（上死点、容器へ充填中）、６図ｅは容器の搬送開始時（下降中の容器へ充填中）、６図ｆは容器への充填終了時（容器は下降・搬送中）、６図ｇは下降終了時（容器は搬送中）をそれぞれ示している。
【００２７】
また、上記充填装置及び容器昇降装置等の駆動・制御源としてのサーボモータに代えて、他の駆動・制御源を使用することもでき、例えばパルスモータのように制御装置からのパルスによって作動されるモータであれば使用することができる。さらに、モータの回転角度、ピストンの移動量等を検出する検出手段を設けることによって上記以外のモータであっても使用することが可能となる。その他、前記のように、充填時間を長くとらなくてもよい充填の場合など、容器への充填及び容器の昇降は、容器の搬送が停止している間だけで行うことができるように制御することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によると、高速充填を達成することができ、例えば、２ピッチ送り２ラインの充填機において、従来の生産能力３０００本／ノズル・時を３５００本／ノズル・時とすることができる。また、本発明によると、充填ノズルへの液付着が少なく、泡立ち・飛跳ね・液揺れの発生を効果的に抑制することができ、泡立ち・飛跳ね・液揺れによるシール不良を低減することができる。そしてまた、充填液の液だれ等でシール面が汚染されることが少なくなったため、これによるシール不良が減少した。さらに、コンベア移動時の液揺れによるシール不良が少なくすることができる。また、容器昇降時には容器がコンベアホルダーからでないため、容器が引っ掛たり、詰まりがなくなる等の容器の通機性に関する問題が発生することがなくなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１図は、従来の牛乳やジュース等の液体を紙容器へ充填するための高速液体充填機械を説明する図である。
【図２】第２図は、本発明の液体の充填方法における、搬送コンベア・充填・容器の昇降のタイミングチャートを示す図である。
【図３】第３図は、本発明の液体の充填方法に用いられる高速液体充填機械を説明する図である。
【図４】第４図は、図３に示される高速液体充填機械における充填ノズルの垂直縦断面図である。
【図５】第５図は、図３に示される高速液体充填機械における容器昇降装置の垂直縦断面図である。
【図６】第６図は、本発明の液体の充填方法による充填時における容器の移動を模式的に示した図である。
【図１】
0004989006.tif 000002
【図２】
0004989006.tif 000003
【図３】
0004989006.tif 000004
【図４】
0004989006.tif 000005
【図５】
0004989006.tif 000006
【図６】
0004989006.tif 000007