(57)【要約】【課題】容器に定量の液体を充填するロータリー充填機において、真に高能力で、充填精度が高く、充填する液種の多様化に対応でき、複数種類能力の充填機を設計の手間を省いて提供でき、１台の充填機が故障時にバックアップして充填でき、また、充填機設置の奥行スペースを小さくするという多目的の充填機を提供する。【解決手段】ロータリー充填機は、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つ第１充填機１と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機１のノズル本数を差し引いた本数の第２充填機２とを直列に接続して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に液体を充填する充填バルブを円周等分に配置するロータリー充填機において、
１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つ第１充填機と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数の第２充填機とを直列に接続して構成することを特徴とするロータリー充填機。
【請求項２】
請求項１に記載するロータリー充填機において、
第１充填機は充填入切をタイマーで制御して充填するタイマー式充填装置とし、第２充填機は充填量をロードセルで計測しながら制御して充填する重量式充填装置として構成することを特徴とするロータリー充填機。
【請求項３】
請求項１に記載するロータリー充填機において、
第１充填機で充填した充填後容器を第２充填機を通さずに後工程へ搬送する容器搬送手段、また、充填前空容器を前工程から第１充填機を通さずに第２充填機へ搬送する容器搬送手段を設けて構成することを特徴とするロータリー充填機。
【請求項４】
容器に液体を充填する充填バルブを円周等分に配置するロータリー充填機において、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つ第１充填機と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数の第２充填機とを直列に接続して、第１充填機で所定充填量の半分以上を予備充填し、続いて、第２充填機で所定充填量になるまで精密に本充填して第１充填機と第２充填機の両方で所定能力を出すことを特徴とするロータリー充填機の充填方法。
【請求項５】
請求項４に記載するロータリー充填機の充填方法において、
第１充填機は充填入切をタイマーで制御するタイマー式充填装置とし、第２充填機は充填量をロードセルで計測しながら制御して充填する重量式充填装置として、第２充填機で充填直前に第１充填機での充填量をロードセルで計測制御し、第１充填機の各充填ノズルの充填精度を第１充填機側にフィードバック制御することを特徴とするロータリー充填機の充填方法。
【請求項６】
請求項４に記載するロータリー充填機の充填方法において、
第１充填機でＡ液体を充填し、第２充填機でＢ液体を充填することを特徴とするロータリー充填機の充填方法。
【請求項７】
容器に液体を充填する充填バルブを円周等分に配置するロータリー充填機において、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つ第１充填機と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数の第２充填機とを直列に接続して、かつ、第１充填機で充填した充填後容器を第２充填機を通さずに後工程へ搬送する容器搬送手段を設けて、また、充填前空容器を前工程から第１充填機を通さずに第２充填機へ搬送する容器搬送手段を設けて、第１充填機または第２充填機の何れかで片肺運転することを特徴とするロータリー充填機の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＥＴボトル、飲料用他のガラスびん等の容器に液体を充填するロータリー充填機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器に所定量の液体を充填する充填機において、充填精度を高めたり、能力を高めたり、充填する液種の多様化への対応等多目的に対応する種々の充填方法および充填機が提案されてきた（特許文献１および２参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示す充填方法および充填機では次のような欠点がある。
間欠運転のインデックステーブル（２）（特許文献１の図中の記号を（  ）表示する。以下本段落において同じ。）で作動するロータリー式の一次充填機（Ｂ）と直線部に配置した二次充填機（Ｃ）を併設して、一次充填機（Ｂ）で大部分を充填し、二次充填機（Ｃ）で不足量を充填することによって、充填速度を高め、かつ、瓶（ｂ）への充填液面精度を高める方式としている。
このような方式では、間欠運転により作動するので、充填速度を高めると言っても高能力は期待できないという欠点がある。
【０００４】
また、特許文献２に示す充填方法および充填装置では次のような欠点がある。
間欠的に回転するロータリー式の充填装置（１）（特許文献２の図中の記号を（  ）表示する。以下本段落において同じ。）に、複数の充填ノズル（１４）、（１６）、（１８）、（２０）からなる一次充填部（Ｂ）を設けて一次充填量の大部分を大投充填し、かつ、一次充填部（Ｂ）の後工程に補充充填部（Ｄ）を設けて補充充填量を小投充填することによって、高能力で正確な充填を行う方式としている。
このような方式では、間欠運転により作動するので、高能力と言っても限界があり、真の高能力は期待できないと共に、市場からの要求で能力が異なった充填装置を提供しようとすると能力が複数種類の充填装置を多数設計しなければならず、初期投資に無駄が生じるという欠点がある。
【特許文献１】特開昭５９−３７１８７号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００１−３２２６０２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、容器に定量の液体を充填するロータリー充填機において、真に高能力で、充填精度が高く、充填する液種の多様化に対応でき、複数種類能力の充填機を設計の手間を省いて提供でき、１台の充填機が故障時にバックアップして充填でき、また、充填機設置の奥行スペースを小さくするという多目的の充填機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点に対し、本発明は以下の手段により課題を解決する。
（１） 第１の手段のロータリー充填機は、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つ第１充填機と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数の第２充填機とを直列に接続して所定能力を達成するように構成することを特徴とする。
（２） 第２の手段のロータリー充填機は、上記（１）のロータリー充填機において、第１充填機を、充填入切をタイマーで制御して充填するタイマー式充填装置とし、第２充填機を、充填量をロードセルで計測しながら制御して充填する重量式充填装置として構成することを特徴とする。
（３） 第３の手段のロータリー充填機は、上記（１）のロータリー充填機において、第１充填機のみで所定量を充填した充填後容器を第２充填機を通さずに後工程へ搬送する容器搬送手段、また、前工程からの充填前空容器を第１充填機を通さずに第２充填機へ搬送する容器搬送手段を設けて構成することを特徴とする。
（４） 第４の手段のロータリー充填機の充填方法は、上記（１）のロータリー充填機において、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、第１充填機で所定充填量の半分以上を予備充填し、続いて、第２充填機で所定充填量になるまで精密に本充填して第１充填機と第２充填機の両方で所定能力を達成することを特徴とする。
（５） 第５の手段のロータリー充填機の充填方法は、上記（２）のロータリー充填機において、第２充填機での充填直前に第１充填機での充填量をロードセルで計測制御し、第１充填機の各充填ノズルの充填精度を第１充填機側にフィードバック制御することを特徴とする。
（６） 第６の手段のロータリー充填機の充填方法は、上記（４）のロータリー充填機において、第１充填機でＡ液体を充填し、第２充填機でＢ液体を充填して２液体混合充填することを特徴とする。
（７） 第７の手段のロータリー充填機の充填方法は、上記（３）のロータリー充填機において、第１充填機または第２充填機の何れかで片肺運転できることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１および請求項４に係わる本発明は、上記第１の手段のロータリー充填機および上記第４の手段の充填方法であり、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持って、所定充填量の半分以上の量を予備充填する第１充填機と、充填ノズル本数が第１充填機と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数で所定充填量になるまで本充填する第２充填機とを直列に接続するように構成して、第１充填機で所定充填量の少なくとも半分以上を予備充填し、第２充填機で所定充填量になるまで精密に本充填して第１充填機と第２充填機の両方で所定能力を達成する方法にしたので、小能力充填機２台の組合せで１台のみの場合と同じ高能力運転ができ、わざわざ高能力充填機を設計するという手間を省いて小能力充填機のみの設計で済ませられるという初期投資の無駄排除の効果がある。さらに、１台のみの場合よりも充填機奥行寸法が小さくなって充填機配置の寸法制約を免れることができるとともに、後述する多目的への対応が容易にできる。
【０００８】
請求項２に係わる本発明は上記第２の手段のロータリー充填機であり、第１充填機をタイマー式充填装置とし、第２充填機を重量式充填装置とする構成としたので、第１充填機により充填精度は粗いが、高能力を安価な装置コストで実現でき、第２充填機により装置コストは割高であるが、高い充填精度を高能力で実現できて、装置コストが高価な重量式充填装置の充填ノズルが約２倍の本数で構成されるロータリー充填機１台のみの場合と比較して、より安価な装置コストで高能力、高充填精度を確保することができる。
【０００９】
請求項３および請求項７に係わる本発明は、上記第３の手段のロータリー充填機および上記第７の手段の充填方法であり、第１充填機で所定量充填した充填後容器を第２充填機を通さずに後工程へ搬送する容器搬送手段、また、前工程からの充填前空容器を第１充填機を通さずに第２充填機へ搬送する容器搬送手段を設けて構成したので、第１充填機で充填した充填後容器が第２充填機を通らずに運転でき、また、充填前空容器が第１充填機を通らずに第２充填機のみで充填するという運転ができ、いわゆる片肺運転が可能となり、第１充填機または第２充填機の何れかが故障した時などにおいて、能力は半分になるが、充填生産をすることできる。
【００１０】
請求項５に係わる本発明は上記第５の手段の充填方法で、第２充填機で充填直前に第１充填機での充填量をロードセルで計測制御し、第１充填機の各充填ノズルの充填精度を第１充填機側にフィードバック制御して、第１充填機での充填精度をより高めることにつなげ、それに伴って第２充填機での充填精度をさらに高めることにつなげることができる。
【００１１】
請求項６に係わる本発明は上記第６の手段の充填方法で、第１充填機でＡ液体を、第２充填機でＢ液体を充填する２液体混合充填が可能であり、充填液体の多様化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施の形態は、ＰＥＴびんなどの容器に所定量の飲料を充填するロータリー充填機に応用するものであり、以下図に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係わるロータリー充填機を示す平面図である。
【００１４】
同図に示すように、１台の充填機のみで所定能力を達成させるのではなくて、１台のみの場合の充填ノズル本数の少なくとも半分の充填ノズル本数を持つロータリー充填機１と、充填ノズル本数がロータリー充填機１と同数又は１台のみの場合の充填ノズル本数から第１充填機のノズル本数を差し引いた本数で機枠構造も同様のロータリー充填機２が、スターホイール３２を共有して連結されており、図示しない制御装置の指令により同期制御で運転される構成となっている。ロータリー充填機１および２はそれぞれ回転テーブル１１および２１に取り付けられ、図示しない充填ノズルとセットで構成された容器保持部３０が円周１２および２２上で等分に取り付けられている。図中容器保持部３０は一箇所のみ図示してあり、他は図示を省略してある。
コンベヤ４０の上流から矢印Ｒに沿って搬送されてきた容器１０は、Ａを支点として図中の実線で示す側に位置したガイド４１と、Ｂを支点として図中の実線で示す側に位置したガイド４２との間をガイドされて、ロータリー充填機１の入口スターホイール３１に受け渡され、入口スターホイール３１の矢印Ｊ方向の連続回転で搬送されて回転テーブル１１の容器保持部３０に同期して受け渡しされる構成となっている。
容器保持部３０は容器１０の保持具とともに容器１０への充填ノズルが構成されているが、図示は省略してある。
回転テーブル１１の容器保持部３０に保持された容器１０は、回転テーブル１１の矢印Ｋ方向の連続回転の間に公知の特開平１０−１２００８９号に示されたタイマー式充填装置および方法と類似した装置および方法で容器１０内に液体が充填されるようになっており、ここでは詳細な説明は省略するが、タイマー式充填装置は充填速度が速く、装置コストが安価である一方、充填精度が粗いという特質がある。
ロータリー充填機１で充填された容器１０は、矢印Ｌ方向に連続回転するスターホイール３２に同期して受け渡されて搬送され、入口スターホイール３１での受け渡しと同様に、ロータリー充填機２の回転テーブル２１の容器保持部３０に同期して受け渡しされる構成となっている。
回転テーブル２１の容器保持部３０に保持された容器１０は、ロータリー充填機１と同様に、回転テーブル２１の矢印Ｍ方向の連続回転の間に容器１０内に液体が充填される。
ロータリー充填機２の充填ノズルを含めた容器保持部３０は、公知の特許第３５１８９０２号、特開２０００−８５８８９号に示す重量式充填装置と類似した装置でよい。重量式充填装置の場合、容器保持部３０はロードセルによる計量手段を持ったものとなる。また、充填ノズルを含めた容器保持部３０は、公知の特開２００４−２１７２４６号に示す流量計による充填装置、または特開平１０−１２００８９号に示されたタイマー式充填装置と類似した装置でもよい。何れも公知の内容であるので、ここでは詳細な説明は省略するが、重量式充填装置は充填された量を計量しながら充填するので充填精度は高い一方、装置コストが高いという特質があり、流量計式充填装置は充填精度と装置コストがタイマー式と重量式の中間に位置するという特質があり、使用目的等に合わせて方式を選択すればよい。
ロータリー充填機２で所定量まで充填された容器１０は、矢印Ｎ方向に連続回転する出口スターホイール３３に同期して受け渡されて搬送され、ＨおよびＩを支点として図中の実線で示す側に位置したガイド４８および４９との間をガイドされて、コンベヤ４０の下流側の矢印Ｓ方向に搬送される装置構成となっている。
なお、容器１０は、ＡおよびＢを支点としてガイド４１および４２が図中の破線のように位置された場合は入口スターホイール３１を通らずにコンベヤ４０によって矢印Ｔ方向へ搬送される。また、ＣおよびＤを支点としてガイド４３および４４が図中の破線のように位置された場合は、コンベヤ４０で搬送されてきた容器１０は矢印Ｖに沿ってスターホイール３２に受け渡される。ＥおよびＦを支点としてガイド４５および４６が図中の破線のように位置された場合は、ロータリー充填機１で充填された容器１０がスターホイール３２からロータリー充填機２を通らずに矢印Ｗに沿ってコンベヤ４０へ搬送される。さらに、Ｇを支点としてガイド４７が図中の破線のように位置されて、ＨおよびＩを支点としてガイド４８および４９が図中の破線のように位置された場合、コンベヤ４０によって矢印Ｕ方向へ搬送されてきた容器１０はガイド４７，４８，４９に干渉されることなく矢印Ｓ方向へ搬送されていく。以上のような容器１０の受け渡し、搬送ができる構成となっている。
なお、コンベヤ４０において、容器１０の搬送ガイドは全てを図示していないが、容器１０を適正に搬送するために必要に応じて設けてある。
【００１５】
前記構成を有する本実施の形態のロータリー充填機は、次のようにして使用される。
矢印Ｒ方向からコンベヤ４０によって搬送されてくる空の容器１０は、ガイド４１および４２にガイドされ、ロータリー充填機１と同期して回転する入口スターホイール３１を経てロータリー充填機１の容器保持部３０に取り込まれて、回転テーブル１１の回転の間に容器保持部３０の例えばタイマー式充填ノズルによって所定充填量の少なくとも半分の量が予備充填された後、スターホイール３２に同期して受け渡しされてロータリー充填機２の容器保持部３０に同期して取り込まれる。
ロータリー充填機２で容器１０は、回転テーブル２１の回転の間に容器保持部３０の例えば重量式充填ノズルによって所定充填量になるまで残量が精密に本充填された後、出口スターホイール３３に同期して受け渡しされてガイド４７、４８、４９にガイドされながらコンベヤ４０へ搬送され、下流側の矢印Ｓ方向へと搬送される。このようにしてロータリー充填機１とロータリー充填機２の両方で所定能力を達成する。
なお、第１充填機での充填量を例えば所定充填量の４分の３以上とし、第２充填機での充填量を所定充填量の４分の１以下として、第１充填機で大容量を速く予備充填し、第２充填機で残りの小容量を時間をかけながら精密に本充填するという使用方法にすると、高能力、高充填精度という特徴をさらに大きく発揮することができる。
また、第１充填機の充填ノズルはタイマー式充填装置とし、第２充填機の充填ノズルは重量式充填装置として、第２充填機での充填直前に第１充填機での充填量をロードセルで計測制御し、第１充填機の各充填ノズルの充填精度を第１充填機側にフィードバック制御するという使用方法にすると、第１充填機での充填精度をより高めることにつなげることができ、それに伴って第２充填機の充填精度をさらに高めることにつなげることができる。
【００１６】
前記使用例では、ロータリー充填機１で容器１０に液体を所定充填量の少なくとも半分の量を予備充填し、ロータリー充填機２で所定充填量になるまで残量を精密に本充填するという使用方法を記載したが、ロータリー充填機１でＡ液体を充填し、ロータリー充填機２でＢ液体を充填するという２液体混合充填する使用方法もある。
【００１７】
運転能力が前記使用例の場合の半分以下でよい場合、または、ロータリー充填機１かロータリー充填機２の何れかが故障した時に能力を所定能力の半分でもよいから運転したい場合において、片肺運転を要求されることがある。ロータリー充填機１のみで運転する場合、コンベヤ４０によって矢印Ｒ方向から搬送されてくる空容器１０は、図中実線位置で示されたガイド４１および４２にガイドされ、ロータリー充填機１と同期して回転する入口スターホイール３１を経てロータリー充填機１の容器保持部３０に取り込まれて、回転テーブル１１の回転の間に容器保持部３０の充填ノズルによって所定充填量まで充填される。充填ノズルは必要とする充填精度などの目的によって公知の前記タイマー式、重量式、流量計式などの方式を採用すればよい。所定充填量を充填された容器１０は、ロータリー充填機１からスターホイール３２に同期して受け渡しされ、さらに、スターホイール３２から図中破線位置で示されたガイド４５および４６にガイドされて図中矢印Ｗ方向に沿ってコンベヤ４０に搬送され、矢印Ｕ方向からさらに図中の破線位置で示されたガイド４７、４８、４９にガイドされて矢印Ｓ方向へ搬送される。
また、ロータリー充填機２のみで運転する場合、コンベヤ４０によって矢印Ｒ方向から搬送されてくる空容器１０は、図中破線位置で示されたガイド４１および４２により入口スターホイール３１を通らずにコンベヤ４０によって矢印Ｔ方向へ搬送され、図中破線位置で示されたガイド４３および４４にガイドされて図中矢印Ｖ方向に沿ってスターホイール３２に取り込まれる。ついでスターホイール３２と同期して回転するロータリー充填機２の容器保持部３０に取り込まれて、回転テーブル２１が回転する間に容器保持部３０の充填ノズルによって所定充填量の液体が容器１０に充填される。この場合の充填ノズルはロータリー充填機１のみの運転の場合と同様に必要とする充填精度などの目的によって方式を選択すればよい。充填された容器１０はロータリー充填機２と同期して回転する出口スターホイール３３によって搬送され、図中実線位置に示されたガイド４７、４８、４９にガイドされてコンベヤ４０へ搬送され、さらに下流側の図中矢印Ｓ方向へ搬送される。
【００１８】
上記実施の形態では、コンベヤ４０を入口スターホイール３１の上流の前方から出口スターホイール３３の後方まで一体のコンベヤとしたが、前方から入口スターホイール３１の入口近辺まで、入口スターホイール３１の出口近辺からスターホイール３２の入口近辺まで、スターホイール３２の出口近辺から出口スターホイール３３の入口近辺まで、および、出口スターホイール３３の出口近辺から下流の後方までというように分割構成としてもよい。
また、上記実施の形態では第１および第２というロータリー充填機２台を直列に接続した例を示したが、ロータリー充填機を第１、第２、第３という３台を直列に接続することもでき、更なる展開もできることはもちろんである。３台直列接続の場合は、容器への充填開始時に充填による泡立ちを少なくするように第１で小投充填とし、第２でやや粗い充填精度の大投充填として充填速度を上げ、第３で精密な小投充填として充填精度を高くするという理想的な機能を持たせることもできる
さらに、スターホイール３２はロータリー充填機１とロータリー充填機２の共有のものとしたが、ロータリー充填機１の出口スターホイールとロータリー充填機２の入口スターホイールとに分割し、各ロータリー充填機と各スターホイールは同期して回転する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係わるロータリー充填機の平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    （第１）ロータリー充填機
２    （第２）ロータリー充填機
１０    容器
１１、２１    回転テーブル
３０    容器保持部
３１    入口スターホイール
３２    スターホイール
３３    出口スターホイール
４０    コンベヤ
４１〜４９    ガイド
【図１】
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