JP5008709B2 - 充填設備 - Google Patents
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Description
ところで、弾性チューブには、シリコン製チューブの成形品が使用されるため、成形精度に0.1mm程度の寸法のばらつきが見られ、これにより充填速度に誤差が生じる。このため、ストップバルブおよびスローダウンバルブでは、押圧弁体とで弾性チューブを挟圧する弁受体に、金属製スペーサを着脱して挟圧位置を調整し、このスペーサの厚みを変更することで流量調整を行っており、この充填液の種類替え(以下、型替えという。)に長い作業時間が必要となっていた。またこれら金属製スペーサの厚みにも、±0.05mm程度のばらつきがあることから、ばらつきによる誤差で充填速度が左右されることもあった。さらに弾性チューブの使用が長時間にわたると、弾性疲労により内径が拡大して充填速度が増加し、この経年変化により充填速度が変動することがあった。
前記上流弁体を出退駆動するとともに当該上流弁体の出退位置を検出して調整可能な電動式のストップバルブ駆動装置と、前記下流弁体を出退駆動するとともに当該下流弁体の位置を検出して出退位置を調整可能な電動式のスローダウンバルブ駆動装置とを設け、
容器保持部に、容器に充填された充填液の重量を計測する充填重量計測器を設け、
ストップバルブで、前記上流弁体の後退した全開位置を、上流弁体を位置調整して流量調整可能な、充填流路の一部を絞る全開調整位置とし、
高速充填中および低速充填中に前記充填重量計測器により計測位置で検出された計測充填重量と、目標充填重量となる当該計測位置における基準充填重量との差に基づいて、前記ストップバルブ駆動装置またはスローダウンバルブ駆動装置を操作し前記上流弁体または前記下流弁体を出退し充填流量を制御するとともに、充填液の粘度と泡立ち度に基づいて、前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を制御する充填制御装置を設けたものである。
請求項2記載の充填設備は、請求項1記載の構成において、充填制御装置は、充填液が高粘度の場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を高速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が大きい場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を低速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が小さい場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を中速で操作するように構成されたものである。
充填制御装置は、固形物の有無に基づいて、充填終了後に充填ノズルから液体を吸引するサックバック量を制御し、充填液が固形物を有しない場合にサックバックの吸引量を小さくし、充填液が固形物を有する場合にサックバックの吸引量を中程度から大きくするように構成されたものである。
請求項4記載の充填設備は、請求項1乃至3のいずれかに記載の構成において、
充填制御装置における計測充填重量による充填量の制御は、
ストップバルブを前記全開調整位置とし、スローダウンバルブを全開位置とした高速充填中に、その計測位置で充填重量計測器により検出された計測充填重量と、高速充填終了位置で目標中間充填重量となるように設定された前記計測位置における基準充填重量との差に基づいて、ストップバルブ駆動装置を操作し上流弁体を出退して充填流量を制御し、
ストップバルブを前記全開調整位置とし、スローダウンバルブにより充填流量を絞った低速充填中に、その計測位置で前記充填重量計測器により検出された計測充填重量と、充填終了位置で目標最終充填重量となる前記計測位置における基準充填重量との差に基づいて、スローダウンバルブ駆動装置を操作し下流弁体を出退して充填流量を制御するように構成されたものである。
充填制御装置に、充填液の粘度と固形物の有無と泡立ち度に対応して、スローダウンバルブ駆動装置とストップバルブ駆動装置のそれぞれの操作速度および操作量と、計測位置における基準充填重量とを記憶させたデータテーブルを設け、
充填液の種類と、粘度および固形物の有無ならびに泡立ち度のデータを前記充填制御装置に入力する操作器を設け、
充填制御装置は、計測充填重量と基準充填重量の差に基づいて、データテーブルのデータからスローダウンバルブ駆動装置およびストップバルブ駆動装置の操作量を求めるように構成されたものである。
請求項6記載の充填設備は、請求項1乃至5のいずれかに記載の構成において、
旋回テーブルの外周部に、容器保持部と充填ノズルとピンチバルブとを有する充填部を一定ピッチで設け、
前記旋回テーブルにおける充填部の周回経路で、容器を前記容器保持部に受け入れる容器入口と、上流弁体が全開調整位置で下流弁体が絞り調整位置で低速充填されるスタートスロー充填区間と、高速充填を行う高速充填区間と、低速充填を行う低速充填区間と、充填ノズルの出口外周部に付着した充填液を充填ノズルの出口に集めるサックバック待機区間と、前記充填ノズルから液体を吸引するサックバック位置と、前記容器保持部から容器を排出する容器出口とを回転方向に沿って設けたものである。
充填流路に介在された弾性チューブと、当該弾性チューブの上流側で上流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を全開、全閉可能なストップバルブと、前記弾性チューブの下流側で下流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を調整可能なスローダウンバルブとを有するピンチバルブを具備し、液体のみ、または固形物含有の液体からなる充填液を、前記弾性チューブから充填ノズルを介して容器に高速充填した後、さらに低速充填するに際して、
高速充填中および低速充填中に計測位置で検出された計測充填重量と、目標充填重量となる当該計測位置における基準充填重量との差に基づき、前記上流弁体または前記下流弁体を出退して充填流量を制御し、
さらに充填液の粘度と泡立ち度に基づいて、前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を制御するものである。
請求項8記載の充填方法は、請求項7記載の方法において、
上流弁体および下流弁体の操作速度は、充填液が高粘度の場合に高速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が大きい場合に低速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が小さい場合に中速で操作するものである。
請求項9記載の充填方法は請求項7または8記載の方法において、
固形物の有無に基づいて、充填終了後に充填ノズルから液体を吸引するサックバック量を制御し、充填液が固形物を含まない場合にサックバックの吸引量を小さくし、充填液が固形物を含む場合にサックバックの吸引量を中程度から大きくするものである。
この充填設備は、図1〜図4に示すように、旋回テーブル11の外周部に、容器保持部12と充填ノズル13とピンチバルブ14とを有する充填部10を一定ピッチで設置したロータリ式充填設備であって、入口コンベヤ1からタイミングスクリュー2を介して搬入された容器Bを、入口スターホイール3を介して容器入口7で充填部10の容器保持部12に順次搬入し、旋回経路上で、スタートスロー充填区間、高速充填区間および低速充填区間を通過させて一定重量の充填液を容器Bにそれぞれ充填し、容器出口8から出口スターホイール4を介して排出コンベヤ5に排出するものである。
基台6上には、旋回駆動モータ(図6)に減速機構を介して鉛直軸心O周りに所定速度で回転駆動される旋回テーブル11が設けられ、この旋回テーブル11の外周部に一定ピッチで複数(図では30個)の第1〜第30充填部10が配設されている。
このピンチバルブ14は、図3に示すように、分配配管20の出口から順に、シリコン製の一体成形品である弾性チューブ21と、中間固定管22と、調整管23と、充填ノズル13とが、それぞれフランジ部と連結具とを介して接続されている。そして分配配管20の出口と中間固定管22とが、ピンチバルブ14の設置用のバルブ取付フレーム24により支持されており、このバルブ取付フレーム24に上流側のストップバルブ30と、下流側のスローダウンバルブ40とがそれぞれ取り付けられている。
充填設備の制御機構を図4、図6を参照して説明する。
旋回テーブル11に外周部には、たとえば図4に示すように、30個の充填部10が配置されており、これら第1〜第30充填部10には、ノズル昇降シリンダ54、ロードセル26と、ピンチバルブ14とがそれぞれ設置されている。
(充填液のデータ)
ここで、容器Bに充填する充填液の種類や性状(性質)が異なると、充填精度が低下するおそれがあるため、充填液の種類や性状と充填動作の関係を図10を参照して簡単に説明する。
a.充填液の粘度が高いものは比較的泡立ち度が少なく、バルブ30,40の開閉速度を比較的高速で行うことができる。また固形物を含有しない充填液は、低速充填区間で、弾性チューブ21の開口面積を絞って流量を小さくしても詰まることがないため、低速充填区間の流量を小さくすることにより、充填精度を向上させることができる。ここで低速充填区間の流量が小さいと、充填停止時に充填ノズル13の出口に溜まる液量も少なく、サックバック時の吸引量を少なくする必要がある。これは、吸引量が多いと、空気を吸い込んで液垂れが発生することがあるためである。また粘度が高い充填液は、充填ノズル13の出口の外周部に付着しやすい傾向があり、外周部に付着した充填液は、少し待機時間を設けることにより充填液を充填ノズル13の出口に集めることができ、その後にサックバックすることで、液垂れを効果的に防止できる。
まず、各充填部10におけるピンチバルブ14による基本的な充填動作を図4、図5および図7を参照して説明する。
図7、図8を参照して、高速充填時の充填制御について説明する。
第1〜第30充填部10では、ロードセル26により容器Bの充填重量がリアルタイムで計測され、旋回用エンコーダ55により第1〜第30充填部10の位置がそれぞれ検出されている。そして、充填開始からスタートスロー充填された容器Bの充填重量が目標初期充填重量VsSになると、スローダウンバルブ40が全開されて高速充填が開始される(STEP.1)。
次に低速充填時の充填制御を、図7、図9を参照して説明する。
低速充填区間では、充填部10が第3計測位置θ3(旋回テーブル11の旋回角)に達する(STEP.12)と、ロードセル26の計測充填重量Vc3が、データテーブル27から取得された基準充填重量Vs3の閾値の範囲にあるかどうかを判断する(STEP.13)。
なお、計測位置を高速充填区間および低速充填区間で2回ずつ設けたが、1回ずつまたは3回以上であってもよい。
上記実施例によれば、スローダウンバルブ40に、下流弁体42の出退位置を調整可能な電動式のスローダウンバルブ駆動装置43を設けて、低速充填区間における充填重量をロードセル26により検出し、この計測充填重量によりデータテーブル27から取得した補正量に基づいてスローダウンバルブ駆動装置43を操作し下流弁体42を出退して充填流量を制御することにより、容器Bへの充填量を精度良く制御することができる。したがって、下流弁体42により開口面積が絞られた弾性チューブ21に、固形物が詰まって充填重量が変化することがあっても、データテーブル27から取得した補正量に基づいて充填コントローラ51によりスローダウンバルブ駆動装置43を操作し充填流量を制御し、容器Bに高精度で充填することができる。
10 充填部
11 旋回テーブル
12 容器保持部
13 充填ノズル
14 ピンチバルブ
15 ロータリージョイント
16 充填液タンク
17 旋回フレーム
18 液供給管
19 分岐部
20 分配配管(充填流路)
21 弾性チューブ
25 支持台
26 ロードセル(充填重量計測器)
27 データテーブル
28 タイマー
30 ストップバルブ
31 上流弁受体
32 上流弁体
33 ストップバルブ駆動装置
33a ストップバルブ用エンコーダ
34 電動モータ
35 ストップバルブ用エンコーダ
40 スローダウンバルブ
41 下流弁受体
42 下流弁体
43 スローダウンバルブ駆動装置
43a スローダウンバルブ用エンコーダ
44 電動モータ
45 スローダウンバルブ用エンコーダ
50 充填制御装置
51 充填コントローラ
52 旋回駆動モータ
53 操作器
55 旋回用エンコーダ
Claims (9)
- 充填流路に介在された弾性チューブと、当該弾性チューブの上流側で上流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を全開、全閉可能なストップバルブと、前記弾性チューブの下流側で下流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を調整可能なスローダウンバルブとを有するピンチバルブを具備し、液体のみ、または固形物含有の液体からなる充填液を、前記弾性チューブから充填ノズルを介して容器に充填する充填設備であって、
前記上流弁体を出退駆動するとともに当該上流弁体の出退位置を検出して調整可能な電動式のストップバルブ駆動装置と、前記下流弁体を出退駆動するとともに当該下流弁体の位置を検出して出退位置を調整可能な電動式のスローダウンバルブ駆動装置とを設け、
容器保持部に、容器に充填された充填液の重量を計測する充填重量計測器を設け、
ストップバルブで、前記上流弁体の後退した全開位置を、上流弁体を位置調整して流量調整可能な、充填流路の一部を絞る全開調整位置とし、
高速充填中および低速充填中に前記充填重量計測器により計測位置で検出された計測充填重量と、目標充填重量となる当該計測位置における基準充填重量との差に基づいて、前記ストップバルブ駆動装置またはスローダウンバルブ駆動装置を操作し前記上流弁体または前記下流弁体を出退し充填流量を制御するとともに、充填液の粘度と泡立ち度に基づいて、前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を制御する充填制御装置を設けた
ことを特徴とする充填設備。 - 充填制御装置は、充填液が高粘度の場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を高速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が大きい場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を低速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が小さい場合に前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を中速で操作するように構成された
ことを特徴とする請求項1記載の充填設備。 - 充填制御装置は、固形物の有無に基づいて、充填終了後に充填ノズルから液体を吸引するサックバック量を制御し、充填液が固形物を有しない場合にサックバックの吸引量を小さくし、充填液が固形物を有する場合にサックバックの吸引量を中程度から大きくするように構成された
ことを特徴とする請求項1または2記載の充填設備。 - 充填制御装置における計測充填重量による充填量の制御は、
ストップバルブを前記全開調整位置とし、スローダウンバルブを全開位置とした高速充填中に、その計測位置で充填重量計測器により検出された計測充填重量と、高速充填終了位置で目標中間充填重量となるように設定された前記計測位置における基準充填重量との差に基づいて、ストップバルブ駆動装置を操作し上流弁体を出退して充填流量を制御し、
ストップバルブを前記全開調整位置とし、スローダウンバルブにより充填流量を絞った低速充填中に、その計測位置で前記充填重量計測器により検出された計測充填重量と、充填終了位置で目標最終充填重量となる前記計測位置における基準充填重量との差に基づいて、スローダウンバルブ駆動装置を操作し下流弁体を出退して充填流量を制御するように構成された
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の充填装置。 - 充填制御装置に、充填液の粘度と固形物の有無と泡立ち度に対応して、スローダウンバルブ駆動装置とストップバルブ駆動装置のそれぞれの操作速度および操作量と、計測位置における基準充填重量とを記憶させたデータテーブルを設け、
充填液の種類と、粘度および固形物の有無ならびに泡立ち度のデータを前記充填制御装置に入力する操作器を設け、
充填制御装置は、計測充填重量と基準充填重量の差に基づいて、データテーブルのデータからスローダウンバルブ駆動装置およびストップバルブ駆動装置の操作量を求めるように構成された
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の充填設備。 - 旋回テーブルの外周部に、容器保持部と充填ノズルとピンチバルブとを有する充填部を一定ピッチで設け、
前記旋回テーブルにおける充填部の周回経路で、容器を前記容器保持部に受け入れる容器入口と、上流弁体が全開調整位置で下流弁体が絞り調整位置で低速充填されるスタートスロー充填区間と、高速充填を行う高速充填区間と、低速充填を行う低速充填区間と、充填ノズルの出口外周部に付着した充填液を充填ノズルの出口に集めるサックバック待機区間と、前記充填ノズルから液体を吸引するサックバック位置と、前記容器保持部から容器を排出する容器出口とを回転方向に沿って設けた
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の充填設備。 - 充填流路に介在された弾性チューブと、当該弾性チューブの上流側で上流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を全開、全閉可能なストップバルブと、前記弾性チューブの下流側で下流弁体により弾性チューブを挟圧して開閉し充填流量を調整可能なスローダウンバルブとを有するピンチバルブを具備し、液体のみ、または固形物含有の液体からなる充填液を、前記弾性チューブから充填ノズルを介して容器に高速充填した後、さらに低速充填するに際して、
高速充填中および低速充填中に計測位置で検出された計測充填重量と、目標充填重量となる当該計測位置における基準充填重量との差に基づき、前記上流弁体または前記下流弁体を出退して充填流量を制御し、
さらに充填液の粘度と泡立ち度に基づいて、前記上流弁体および前記下流弁体の操作速度を制御する
ことを特徴とする充填方法。 - 上流弁体および下流弁体の操作速度は、充填液が高粘度の場合に高速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が大きい場合に低速で操作し、充填液が低粘度で泡立ち度が小さい場合に中速で操作する
ことを特徴とする請求項7記載の充填方法。 - 固形物の有無に基づいて、充填終了後に充填ノズルから液体を吸引するサックバック量を制御し、充填液が固形物を含まない場合にサックバックの吸引量を小さくし、充填液が固形物を含む場合にサックバックの吸引量を中程度から大きくする
ことを特徴とする請求項7または8記載の充填方法。
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