JP6005996B2 - 容器充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器、特にボトル又はカップ（ｂｅａｋｅｒｓ）に食品、特に液状からペースト状までの乳製品及び脂肪製品、ジュース、水、並びにこれと類似のものを充填する装置であって、充填装置が上側要素と、下側要素と、上側主要要素と下側主要要素とを結合する側方要素とを含み、さらに充填装置が、連続駆動装置なしに互いに配置された複数の支持要素を含み、支持要素が、作動部署を通過して、主要要素及び側方要素に沿って充填装置内を循環するように（ｅｎｄｌｅｓｓ）走行させられるようになっており、支持要素の相互接続が、支持要素が少なくとも１つの側方要素に沿って支持されることによって、互いに係合解除されるようになっている、充填装置に関する。

典型的には、関連技術分野以外の技術により、充填されるべき容器は支持要素に挿入される。これらの支持要素は、搬送チェーンのような連続送り装置によって互いに接続されて、充填装置内を連続的に走行される。この駆動様式は信頼できるものであり、支持要素同士の永続的な相互接続を提供する。支持要素は制御された状態で加減速することができる。このことは具体的には、支持要素が充填装置内を動かされる際のサイクル速度が高い場合に必要となる。

しかし、関連技術分野以外のこの技術はまた、実質的な欠点を有している。とはいえ、これらの欠点は、充填装置作動時には今までのところ不可避の制限事項として受け止められてきた。これらの欠点の１つは、作動中に伸長して、特定の作動部署の下方に容器を位置決めするのを難しくする、チェーンである。基本的な設定の頻繁な調節が必要となることに加えて、チェーンの伸長は、容器に対する正確な処理を提供にするために、ほぼ作動部署毎に別個の位置決め補助体も必要となる。

別の実質的な欠点は、必要とされる大規模な駆動要素に起因する。これらの駆動要素は相当の重量を有し、その重量によって、それぞれに構成された駆動装置の加速されるべき質量が支持体などを必要とする。全体的に、機械自体は著しく重く、高品質かつ高価な数多くの構成部分が、取り付けられ、そして組み外され、メンテナンスの際には取り外すか又は交換されることを必要とする。このことは製造及びメンテナンスの際に著しい材料及び部品の費用の原因となるだけではない。設備のメンテナンス時には、極めて長い生産中止期間を受け入れなければならない。

従って、「チェーンレス（ｃｈａｉｎｌｅｓｓ）駆動装置」を備えた充填装置を構成しようという試みが繰り返し為された。それというのもこのような駆動装置は、前記欠点の多くを少なくとも理論上は有さないからである。

本発明自体は、このタイプの「チェーンレス充填装置」に関する。ここでチェーンレスとは、支持要素が連続走行駆動部材、例えばチェーンを介して、支持要素が互いに配置されているのではないことを意味する。

このようなタイプの充填装置は特許文献１から、種々の実施態様において公知である。

支持要素がローラ又はホイール上で主要要素に沿って支持されている実施態様に加えて、特許文献１には、支持要素が摺動レール上で主要要素に沿って、支持要素の面が互いに接触した状態で動かされる実施態様も開示されている。特許文献１の図１０及び図１１には、エレベータの形態の側方要素が示されている。これらのエレベータは、上側主要要素から下側主要要素へ支持要素を移行させ、そしてこれらを戻す。従って、支持要素がそれぞれの主要要素から係合解除され、その代わりにエレベータ受容体が側方要素に結合される。受容体は自由空間を含み、この自由空間内において、後続の支持要素が次の送り移動の際に圧迫される。

エレベータとして構成された側方要素は顕著な利点を有している。これらの側方要素によって、容器の収容のために提供された支持要素上面が下側主要要素においてその配向を変えることなく、支持要素を下側主要要素内に組み入れることができる。

しかしながら、特許文献１に示された解決策は、大きな欠点を有している。セルプレート同士の間の相互接続は、上側主要要素及び／又は下側主要要素の端部でセルプレートが係合解除されることによって、分離される。下側主要要素又は上側主要要素に配置されたセルプレートの制御された加速及び制御された減速はもはや提供されない。下側主要要素及び上側主要要素は典型的には、作動部署を配置することができる、充填装置の主要要素を形成する。

本願出願人の未公開出願ＰＣＴ／ＤＥ２００９／００１７５２では、フレーム上に配置されている支持要素が開示されたており、これらのフレームは、フレームと連携するアタッチメント要素を介して互いに接続されており、その結果、主要要素に配置された支持要素の相互接続が維持される。

欧州特許第１４９５９９７号明細書

従って、本発明の目的は、相互接続されていない支持要素を、主要要素において制御された状態で加減速することがさらにできる、別の容器充填装置を提供することである。

本発明のこの課題は、請求項１の特徴を有する充填装置、具体的には、上側主要要素内及び／又は下側主要要素内における支持要素の相互接続が、主要要素に沿った移動経路全体にわたって維持され、上側主要要素内及び／又は下側主要要素内における支持要素の移動が、支持要素の相互接続を維持しながら、制御された状態で加速可能でありかつ減速可能である、ことを特徴とする充填装置によって達成される。

本発明により構成された装置の利点は、互いに結合されていない支持要素同士の閉じられた相互接続を維持することによって、それぞれの主要要素における制御された加速及び制御された減速が維持される。特に、現在の充填装置において、１分間当たり最大６０送りサイクル（６０ ｆｅｅｄ ｃｙｃｌｅ）まで発生する高い加速及び減速に照らして、本発明により構成された「チェーンレス」充填装置だけが本発明の目的を達成できることが明らかになる。

特に有利な実施態様では、支持要素の制御された加速は駆動装置によって提供され、制御された減速はブレーキ装置によって提供されるようになっており、駆動装置がブレーキ装置に抗して作用し、支持要素の相互接続は、駆動装置とブレーキ装置との互いに対向する力によって維持されるようになっている。

駆動装置及びブレーキ装置を使用することによって、主要要素のうちの一方において相互接続から係合解除して、その主要要素において制御されない状態で動く支持要素はない。

ブレーキ装置を能動的に制御することが可能であり、例えば支持要素に作用する渦電流ブレーキとして、又は支持要素に作用するサーボモータとしてブレーキ装置を構成することが可能である。

駆動装置は、主要要素の、送り方向で見て最初の支持要素に作用し、そしてブレーキ装置は、主要要素の、送り方向で見て最後の支持要素に作用すると特に有利である。この実施態様では、主要要素内で支持要素の相互接続を維持するために、単一の駆動装置及び単一のブレーキ装置を有することで十分である。

その背景となる考えは、支持要素が、互いに作用し合う駆動装置及びブレーキ装置の力によって圧縮接続体の形で保持されているということである。

駆動装置及びブレーキ装置が配置される結果として、それぞれの側方要素は、駆動装置の手前の又はブレーキ装置の後ろにおいて、上側主要要素及び／又は下側主要要素に移行する。本発明のこのような構成によって、さらに、主要要素内において必要とされる接続状態とは無関係に、主要要素と側方要素との間で支持要素を移動させることができる。

高い加速力及び減速力を考慮して、駆動装置及びブレーキ装置が作動要素を含んでおり、作動要素が、それぞれの支持要素と、噛み合いでもって互いを係合させるものであるフォームロッキング（ｆｏｒｍ ｌｏｃｋｉｎｇ）式に係合すると、特に有利である。

したがって、作動要素が歯車であり、この歯車が、制御された加速又は減速を提供するために、支持要素のラック歯車とフォームロッキング式に係合していると好ましい。さらに、上側主要要素又は下側主要要素が押さえホルダ（ｄｏｗｎ ｈｏｌｄｅｒｓ）を含み、押さえホルダは、制御された加速又は減速によって支持要素が転覆する（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ）のを防止するようになっている。

このことは、駆動装置及びブレーキ装置の加速力及び減速力を支持するのに、支持要素の重量が十分でないときに、特に重要である。

最終的に、摩擦を最小限にするために、支持要素がローラ上で充填装置内を走行させられるようになっている。

図面を参照しながら続いて実施態様を説明することにより、本発明を、並びにさらなる利点及び特徴をより良く理解することができる。

図１は、本発明による装置を単純化した全体図である。 図２は、本発明による装置の部分図である。 図３は、図２の装置の鉛直方向断面図である。 図４は、図３の拡大詳細図である。

図面において、本発明による装置が全体を参照番号１０で示されている。充填装置１０は、自由流動状からペースト状までの食品、例えばマーガリン、乳製品又はジュースのための充填装置である。

充填装置１０は、設置面に対して、水平方向上側主要要素ＯＴと、水平方向下側主要要素ＵＴとを含む。上側主要要素ＯＴ及び下側主要要素ＵＴは以後、主要要素とも呼ぶ。上側主要要素ＯＴと下側主要要素ＵＴとは、ここではエレベータとして構成された２つの側方要素ＳＴによって互いに接続されている。

要素ＯＴ，ＵＴ及びＳＴに沿って、個々のカート１１が連続的に支持されている。これらのカート１１は上側主要要素ＯＴから下側主要要素ＵＴに鉛直方向に移行され、そして側方要素ＳＴを形成するエレベータ１２によって戻される。具体的には、上側主要要素ＯＴ内に配置された各カートは、上側主要要素ＯＴ内で送り方向Ｗに、図１の左側エレベータ１２から、図示されていない作動部署、例えば消毒部署、充填部署、及び密閉部署に沿って、右側エレベータ１２へ動かされる。右側エレベータ１２では、エレベータ１２は鉛直方向Ｘに、下側主要要素ＵＴの高さ位置までカート１１を動かす。下側主要要素ＵＴでは、カート１１は、方向Ｗとは反対の水平方向Ｙに、左側エレベータ１２へ戻される。ここでカート１１は受容され、方向Ｘとは反対の鉛直方向Ｚに、上側主要要素ＯＴに戻される。

駆動装置１３は左側エレベータ１２の要素であり、ブレーキ装置１４は右側エレベータ１２の要素である。それぞれのカート１１は、駆動装置１３によって方向Ｗに、上側主要要素を通ってブレーキ装置１４に向かって動かされる。図１から明らかなように、上側主要要素内に配置されたカート１１は、駆動装置１３とブレーキ装置１４との間で、閉じた相互接続体を形成している。下側主要要素ＵＴは、カート１１に関してこのようなタイプの相互接続体を含んでいない。カート１１は、下側主要要素ＵＴ内では、相互接続なしで走行する。

駆動装置１３及びブレーキ装置１４は、上側主要要素ＯＴの境界を画定する。上側主要要素ＯＴは方向Ｗに駆動装置１３で始まり、方向Ｗにブレーキ装置１４で終わる。側方要素ＳＴは、駆動装置１３の上流側で接続されるか、又はブレーキ装置１４の下流側で接続されている。カート１１は、鉛直方向Ｘ方向又はＺ方向に、上側主要要素ＯＴから下側主要要素ＵＴに、そしてその逆に移行される。

図２は、図１による充填装置１０を示す部分図である。これは、駆動装置１３を備えた左側の側方要素ＳＴである。この図面からは、個々のカート１１の構成が明らかである。これらのカートはプレート状の支持要素１５である。支持要素１５は、送り方向に対して横断方向に、列を成して互いに隣接して配置された個々の容器１７、ここではカップのための収容部１６を備えている。それぞれの支持要素１５は、送り方向Ｗ，Ｘ，Ｙ及びＺに互いに前後に配置されていて軌道を形成する複数の収容部１６を含む。送り方向に対して平行に延びる、支持要素の側方部分に、ラック歯車１８が配置されている。

ローラ１９は、上側主要要素ＯＴ及び下側主要要素ＵＴの走行レール２０に載置されており、走行レール２０上を、充填装置１０は上側主要要素ＯＴ及び下側主要要素ＵＴに沿って押し動かされる。

駆動装置１３はモータ２１を含んでいる。モータ２１は、軸２２を介して回転するように互いに接続された２つの歯車２３を駆動する。これらの歯車２３はカート１１のラック歯車１８と係合して、駆動装置１３によってカートを加速する。

図３は、図２による充填装置１０の鉛直方向断面図を示す。図３は結果として、図１に全体的に示された充填装置１０の左側の部分を示している。図面から判るように、スプロケット２３を接続する軸２２の回転軸線Ｒは、側方要素ＳＴと下側主要要素ＵＴとの間の鉛直方向分離平面Ｔに直接に配置されている。

歯車２３の外周は、歯車が送り方向Ｗに上側主要要素ＯＴの最初のカート１１のラック歯車１８に係合し、さらに側方要素ＳＴ内で上側主要要素ＯＴの高さ位置に保持されたカート１１のラック歯車１８にも係合するように寸法設定されている。このような特徴は特に図４からも明らかである。図４は、歯車２３を見た状態における図３の部分拡大図である。

ここでは詳細には説明しないやり方で、カート１１はまず、下側主要要素ＵＴの水平方向平面から、上側主要要素ＯＴの水平方向平面に移行される。従って、送り方向Ｗにおいて、このカート１１は上側主要要素ＯＴの最初のカート１１の手前に配置されている。歯車２３は、上側主要要素ＯＴ内に連結された最初のカート１１のラック歯車１８と係合し、さらに側方要素ＳＴに位置する上記カート１１とも係合する。

歯車の回転によって、上側主要要素ＯＴの高さ位置に配置された、側方要素ＳＴのカート１１と、上側主要要素ＯＴの最初のカート１１とが、送り方向Ｗに移動させられる。このとき、送り方向Ｗに配置された最初のカートはそれぞれ、上側主要要素ＯＴの全ての他のカートを送り方向Ｗに押す。こうして、駆動装置１３によって、上側主要要素ＯＴに位置するカート１１の制御された加速が容易になる。

これに関して有利な点は、歯車２３がカート１１のラック歯車１８にフォームロッキング係合していること、並びに、充填装置１０の設置面に対してラック歯車１８の上方に歯車が配置されていることである。このように一方では、側方要素ＳＴ内に位置するカート１１を、下方からＺ方向に駆動装置１３と接続させることができる。他方では、上側主要要素ＯＴの走行レール２０は、歯車２３の下方でスラストベアリングとして構成されている。従って、ラック歯車１８が歯車２３の下側に下降するリスクはない。

ブレーキ装置１４は図示されていないが、図３に示したものは、分離平面Ｔに対して平行に延びる鉛直方向軸線において鏡像的に形成されており、その結果、歯車２３は、図１に示された右側の側方要素ＳＴのエレベータ１２の送り方向Ｗにおいて手前に配置されていることは明らかである。これにより、ブレーキ装置１４の歯車２３は、上側主要要素ＯＴの、送り方向Ｗにおいて最後のカート１１に、特にそのラック歯車１８と係合することにより作用する。ブレーキ装置１４は、送り方向Ｗへの駆動装置１３の駆動移動に抗して作用する。これにより、カート１１の、送り方向Ｗ又は送り方向Ｙに互いに向き合うこれらの面が、互いに接触することが可能になる。従ってブレーキ装置１４は、駆動装置１３の送り移動に抗して制御された減速を行うことができる。

駆動装置１３及びブレーキ装置１４の互いに対向する力によって、上側主要要素ＯＴのカート１１は、圧縮された相互接続体の形で保持される。図示されていない押さえホルダ又は支持体が、それ自体と上側主要要素ＯＴの走行レール２０との間においてカート１１を受容することにより、互いに対向する駆動力と制動力によってカートが転覆するのを防止する。

ブレーキ装置１４を能動的にも受動的にも構成することができる。受動的なブレーキ装置１４は、所定の減速力を含む。減速力は、充填装置１０の一作動行程の送り移動過程にわたって様々な強さを有することができる。しかしながら、能動制御型のブレーキ装置１４を設けることも考えられ、そしてこのことは有利である。好ましくは、能動制御型のブレーキ装置１４を、自動制御装置によって、作動中の特定の作動パラメータに応じるようにさせることができる。

食品用充填装置であって、そのカート１１が、上側主要要素ＯＴにおいてその移動距離Ｗ全体にわたって圧縮接続体として構成された一繋がりの相互接続体を形成し、その結果、制御された状態でカートを加減速することができる食品用充填装置を全体的に説明した。この圧縮接続体は、上側主要要素ＯＴの始端部を画定する駆動装置が、上側主要要素ＯＴの終端部を画定するブレーキ装置に対して作用することにより達成される。従って、駆動装置１３及びブレーキ装置１４は、上側主要要素ＯＴの枠を形成する。この構成は、作動部署が上側主要要素に配置されているという仮定に基づく。下側主要要素ＵＴに対応する相互接続体が必要とされる場合には、追加的に又は代わりにブレーキ装置１４及び駆動装置１３を下側主要要素ＵＴに設けることが、同等の解決手段となり得る。

充填装置１０の１つの特徴は、上側主要要素ＯＴと下側主要要素ＵＴとの間で鉛直方向にカート１１を動かすエレベータ１２である。このエレベータ１２は、カート１１を充填装置１０から送り方向Ｗに妨げられることなく取り除くことを容易にする。このことはいわゆるフォーマット変更、ひいては他の形状及びサイズの容器１７のための支持要素１５を備えたカート１１を使用することを著しく容易にする。それというのも、側方要素ＳＴの構成部分を組み外しする必要がないからである。

充填装置１０の別の特徴は、カート１１が、作動部署を備えていない下側主要要素ＵＴでは相互接続体なしで走行させられることである。このことを、例えばカート１１に係合するタイミングベルトによって、提供することができる。

１０ 充填装置
１１ カート
１２ エレベータ
１３ 駆動装置
１４ ブレーキ装置
１５ 支持要素
１６ 受容部
１７ 容器
１８ ラック歯車
１９ ローラ
２０ 走行レール
２１ モータ
２２ 軸
２３ 歯車
ＯＴ 上側主要要素
ＵＴ 下側主要要素
ＳＴ 側方要素
Ｒ 回転軸線
Ｔ 分離平面
Ｗ 方向
Ｘ 方向
Ｙ 方向
Ｚ 方向

Claims (10)

1. 容器（１７）に食品を充填する装置であって、
   上側主要要素（ＯＴ）、下側主要要素（ＵＴ）、及び前記上側主要要素と前記下側主要要素とを接続する側方要素（ＳＴ）と、
   連続駆動装置なしに互いに配置された複数の支持要素（１５）であって、前記支持要素が、作動部署と前記主要要素（ＯＴ，ＵＴ，ＳＴ）とに沿って前記充填装置（１０）内を連続的に走行させられ、前記支持要素の相互接続が、少なくとも１つの側方要素ＳＴに沿って支持されることによって、互いに係合解除されるようになっている、複数の支持要素（１５）と、
   を含み、
   前記上側主要要素（ＯＴ）及び前記下側主要要素（ＵＴ）の両方又は一方内における前記支持要素（１５）の相互接続が、前記上側主要要素（ＯＴ）及び前記下側主要要素（ＵＴ）に沿った移動経路全体にわたって維持され、
   前記上側主要要素（ＯＴ）及び前記下側主要要素（ＵＴ）の両方又は一方内における前記支持要素（１５）の移動が、前記支持要素の相互接続を維持しながら、制御された状態で加速可能でありかつ減速可能である、
   充填装置。
2. 前記支持要素（１５）の前記制御された加速は、駆動装置（１３）によって提供され、
   前記制御された減速は、ブレーキ装置（１４）によって提供される、
   請求項１に記載の充填装置。
3. 前記ブレーキ装置（１４）は、能動的に制御可能であり、例えば前記支持要素（１５）に作用する渦電流ブレーキとして、又は前記支持要素（１５）に作用するサーボモータとして構成されている、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記駆動装置（１３）は、前記主要要素の、送り方向で見て最初の支持要素（１５）に作用し、
   前記ブレーキ装置は、前記主要要素の、送り方向で見て最後の支持要素（１５）に作用する、
   請求項２又は３に記載の充填装置。
5. 前記駆動装置（１３）が前記ブレーキ装置（１４）に抗して作用し、
   前記支持要素（１５）の相互接続は、前記駆動装置（１３）と前記ブレーキ装置（１４）との互いに対向する力によって維持されている、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の充填装置。
6. それぞれの側方要素（ＳＴ）は、前記駆動装置（１３）の上流側又は前記ブレーキ装置（１４）の下流側において、上流主要要素（ＯＴ）及び下側主要要素（ＵＴ）の両方又は一方に移行する、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の充填装置。
7. 前記駆動装置（１３）及び前記ブレーキ装置（１４）は作動要素を含んでおり、
   前記作動要素は、それぞれの支持要素（１５）とフォームロッキング式に係合する、
   請求項２〜６のいずれか１項に記載の充填装置。
8. 前記作動要素は歯車（２３）であり、
   前記歯車は、制御された加速又は減速を行うために、前記支持要素（１５）のラック歯車（１８）とフォームロッキング式に係合する、
   請求項７に記載の充填装置。
9. 前記上側主要要素（ＯＴ）及び前記下側主要要素（ＵＴ）の両方又は一方は、押さえホルダを含み、
   前記押さえホルダは、制御された加速又は減速の際に、支持要素（１５）が上昇するのを防止する、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の充填装置。
10. 前記支持要素（１５）は、ローラ（１９）上で前記充填装置（１０）内を走行させられる、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の充填装置。

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