JPH07106737B2 - 液体分配装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体充填装置に用いる充填組立体であって、
モータで駆動される調節自在な充填組立体に関する。

米国特許第4,402,461号明細書には、流体入口装置と連
通している往復動ベローズを備えている流体分配ノズル
が開示されている。この流体分配ノズルでは、ベローズ
を往復運動させる駆動部材がベローズに連結されてお
り、流体入口には出口弁が開放するように設けてあっ
て、圧縮ストローク中にベローズから流体を流出させる
ことができるようになっている。また、入口弁も開放す
るように配置されていて、ベローズの吸引ストローク中
に流体がベローズ内に流入できるようになっている。こ
の入口弁の上流側には第２のベローズが連結されており
かつ両ベローズの間の流体入口部には駆動部材が連結さ
れていて、該流体入口部、入口弁従って両ベローズを往
復運動させることができるようになっている。

上記米国特許に開示されているように、駆動部材は、フ
レーム部材と流体入口部のブラケットとの間で作動する
ピストンロッド及び流体（すなわち空気）ラム組立体で
構成されている。流体ラムのシリンダはフレーム部材に
固定されている。ダブルベローズ形の各充填構造には、
別のラム及びピストンロッド構造が設けられている。装
置の最初の作動状態においては、弁部材43が閉鎖位置に
あり、両ベローズ30、35には、分配ノズル37に、次いで
該ノズル37の下のカートンＣに供給すべき流体が充満さ
れている。

ラム42は、ブラケット40をその休止位置から上方に変位
させる。入口弁33に作用するベローズ30内の流体の圧力
によって、閉鎖ばね33′の作用に抗して入口弁33が開放
され、ダクト部32が上方に移動してベローズ30を圧縮す
るので、流体がベローズ35内に流入する。ラム42がその
上端位置に到達して下方に戻り始めるときに、入口弁33
が自動的に閉じて、ベローズ35内の流体がラム42によっ
て駆動部46に対して押し付けられる。幾分かの流体がギ
ャップ54、56を通過するであろうが、これらのギャップ
を通過する流量は、駆動部46に作用する圧力が大きく増
大するのを防止するには不十分であり、このため、ラム
部材42は、駆動部46がラグ52に当接して弁部材43の更な
る下降運動を制限するまで、ばね48の作用に抗して下方
に移動する。ラム42の圧力を受けて、ベローズ35内の流
体はギャップ54、56を通って流れ続ける。

作動についての上記説明から、従来技術の装置の駆動ラ
ム42及び該ラム42に関連しているピストン41は、上方の
ベローズ30により受入れられた流体の量を制御するよう
には作用しないことが分かるであろう。従って、従来の
装置では、所望量の流体が最上方のダクトすなわち流体
入口部に流れるように予め選択すべく、ピストン及びラ
ム組立体のストロークをプリセットしておくことができ
ないという欠点を有する。

流体分配装置用の従来技術による駆動装置には、上記の
ような欠点があり、また特に指摘しない他の欠点もある
ことを考慮すると、本発明がなされる前には、ダブルベ
ローズ形の流体分配装置を正確に制御することの必要性
が存在したことは明白である。従って本発明の主目的
は、ダブルベローズ形の流体分配装置を正確に制御する
ことのできる装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、ダブルベローズポンプ用の制御
機構であって、分配すべき流体をベローズポンプが正確
に計量できるように駆動機構と協働するダブルベローズ
ポンプ用の制御機構を提供することにある。

本発明の他の目的は、ダブルベローズポンプにより分配
すべき流体の所定量を選択すべく、所定の設定範囲内で
プリセットすることができる制御機構を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、ダブルベローズ形の流体分配ポン
プ用の制御機構であって、複数のダブルベローズ形流体
分配装置と組み合わせて使用することのできる制御機構
を提供することにある。

本発明によれば、本発明の上記及び他の目的は、調節自
在の停止エレメントを駆動しかつダブルベローズポンプ
に連結された駆動ロッドのストロークを制限するように
複数の電気モータが配置されている制御装置を提供する
ことにより達成される。本発明によれば、これらのモー
タは、停止エレメントの運動の度合をモニタリングしか
つプリセット又は選択した充填条件に応じてモータを制
御するようにプログラムされた論理回路によって制御さ
れる。

以下、添付図面に基いて本発明の好ましい実施例を説明
する。尚、図面中、類似の部材については同一の参照番
号を使用している。

第１図は、全体を番号10で示す流量調整・制御装置を示
すものである。複数の電気モータを番号12で示してあ
り、これらのモータ12は支持フレーム14上に支持されて
いる。モータ12は、以下に説明するプログラミング可能
な論理回路16にリレー回路を介して接続されていると共
に電源（図示せず）にも接続されている。論理回路16は
更に、リード線18を介して制御パネル20に接続されてい
る。制御パネル20には、ベローズポンプ28によってカー
トンＣに分配すべき流量の所定の量を選定するためのセ
レクタエレメント22が設けられている。このセレクタ22
を設定するためのマーク（目盛り）を番号24a、24b、24
c、24d及び24eで示してある。一例として、セレクタマ
ーク24aは200mmのカートン充填レベル（セッティング）
に相当し、セレクタマーク24bは250mmのカートン充填セ
ッティングに相当し、セレクタマーク24cは300mmのカー
トン充填セッティングに相当し、セレクタマーク24dは5
00mmのカートン充填セッティングに相当し、セレクタマ
ーク24eは600mmのカートン充填セッティングに相当す
る。但し、これらは単なる例示に過ぎないものである。
各モータ12を付勢すると、シャフト26が駆動０れ、該シ
ャフト26にはスプロケット60が固定されている。スプロ
ケット60には大径部62設けられており、該大径部62には
歯形エレメント64が設けられている。シャフト26はスプ
ロケット60及びその大径部62を貫通していて、外ねじが
形成されたねじ部材66に公知の方法で連結されている。

モータ12は、良く知られた任意の方法で、モータハウジ
ング部分がプラットホーム68に連結されている。該プラ
ットホーム68は、静止したフレーム部材14に固定された
直立エレメント70に連結されていて、回転しないように
なっている。ねじ部材66はフレーム部材14と螺合してい
て、モータ12を該フレーム部材14上に支持している。第
２図及び第３図に示すように、フレーム部材14には調節
自在な停止エレメント72が設けられていて、モータ12
が、所定の調節位置を超えて駆動シャフト26及び関連す
る停止ねじ部材66を移動させないようになっている。

各モータ12には、誘導形の近接センサ74が接続されてお
り、該近接センサ74は、支持体76を介してプラットホー
ム68に取り付けられている。

モータ12は、プログラミング可能な論理回路16により制
御されかつスイッチ装置によっても制御されるリレー回
路に接続されている。スイッチ装置は、プッシュボタン
形のものでもよく、各モータ12に対し並列に接続されて
いる。スイッチ装置は、以下に詳細に説明する方法によ
り、モータ12の微調整を行うためのものである。近接セ
ンサ74は、リード線80を介して論理回路16に接続されて
いる。

第４図には、単一の駆動モータ12及び前述の調節装置の
部分的概略構成と共に、ダブルベローズポンプ装置28の
構成をより詳細に示してある。また、この第４図には、
分配装置の駆動機構も示されている。ダブルベローズポ
ンプ装置28の最上方部には、供給タンク（図示せず）に
連結されたダクトすなわち流体入口部29が設けられてい
る。上方のベローズ30は、その上端部が、クランプ31を
介して流体入口部29に取り付けられている。逆止入口弁
33を備えた下方のダクト部32は、その上端部が、クラン
プ34を介してベローズ30に取り付けられている。下方の
ベローズ35は、その上端部が、クランプ36を介してダク
ト部32に連結されている。ノズル37は、その上端部が、
クランプ36′を介してベローズ35に連結されている。ベ
ローズ30、35は、適当なプラスチック材料で作ることが
でき、慣用的な方法で形成されている。ノズル37は、取
り付けフレーム20に固定された垂直な管状ハウジング38
を備えている。ダクト部32と一体のブラケット40には、
被動ピストン部材39が固定されている。これとは別の被
動ピストン部材39にも、各ダブルベローズポンプ28が設
けられている。各ハウジング38内には弁部材43が同心状
に配置されており、該弁部材43は、閉鎖部44と、該閉鎖
部44から上方に延在している垂直な中央ステム45と、該
ステム45の上端部に取り付けられた逆カップ状の駆動部
46と、４つの垂直フィンエレメント47とを備えている。
垂直フィンエレメント47は、閉鎖部44から上向きに延在
しておりかつハウジング38の内面上を摺動できるように
配置されていて、ハウジング38内で弁部材43を案内でき
るようになっている。

ハウジング38内の上向き肩部49と逆カップ状の部分46と
の間に配設された螺旋状のばね48によって、弁部材43は
第４図に示すように閉鎖位置に押圧されている。閉鎖部
44の外周縁領域は、ハウジング38の内面の下端部に形成
された弁座50に対し直接衝合するようになっている。フ
ィン47は閉鎖部44の外周端領域にできる限り近接して終
端していて、しかも充分な座合領域を残している。ハウ
ジング38の内面は、円筒状のボア面51として、また肩部
49の上向き面として上方に連続している。肩部49の僅か
に上方の位置に、上向きの肩部52が形成されている。こ
の肩部52には、ハウジング38と一体の直立ラグ53が設け
られている。該ラグ53は、衝合体として作用しかつ駆動
部46の外周縁部領域と協働して、弁部材43の最大開口度
を確実に制限し、該弁部材43の最大開放位置を形成して
いる。駆動部46の外周縁領域とハウジング38の内面との
間には環状のギャップすなわち間隙54が形成されてお
り、該間隙54を通って流体が流れることができる。駆動
部46は、ステム45に設けた半径方向の孔に固定されたピ
ン55により、ステム45に取り付けられている。駆動部46
とステム45との間にも環状のギャップすなわち間隙56が
形成されていて、該間隙56を流体が通り得るようになっ
ている。

被動ピストン部材39を駆動するための駆動装置は、該被
動ピストン部材39に隣接する位置にある固定軸線84のま
わりで回転できるように取り付けられたロータリカム82
を備えている。カムフォロワ86が、被動ピストン部材39
に固定された被動エレメントすなわち被動部材88と共に
移動できるように取り付けられている。被動部材88には
シリンダ90が連結されており、該シリンダ90は、本件出
願人に係る1987年４月20日付の「ダブルベローズポンプ
を駆動するための方法及び装置」という名称の特許出願
に示されている形式のノーコンテナ、ノーフィル形（コ
ンテナが存在しないときには、充填作業を行わない形
式）のシリンダである。

作動に際し、制御パネル20のセレクタレバー22は、前述
の24a〜24eのいずれか一つの位置にプリセットされる。
これにより、カートンＣに充填すべき流体のレベルが、
リード線18を介してプログラミング可能な論理回路16に
伝達される。この論理回路16によってモータ12が作動さ
れ、これにより、シャフト26、スプロケット60、62及び
ねじ部材66が駆動される。これにより、ねじ部材66は、
被動ピストン部材39の駆動ストロークを増加する方向又
は減少する方向に移動される。前述の500又は600mmサイ
ズのような大きなカートンサイズを選択した場合には、
ねじ部材66を引っ込めて被動ピストン部材39の駆動スト
ロークを増大させることができるように、モータ12が論
理回路16によって作動される。ねじ部材66の調節は近接
センサ74によりモニタリングされ、これは、該近接セン
サ74の下を通過した歯64の数を検出することによって行
われる。センサ74からの信号はリード線80を介して論理
回路16に伝達され、これにより、論理回路16はモータ12
の付勢時間を制御及びモニタリングする。センサ74は、
歯64の回転運動をモニタリングすることによってスプロ
ケット62の回転量を連続的に検出する。この信号は論理
回路16に伝達される。カートンＣに充填すべき所定量の
流体に相当する歯（すなわちギア）64の回転数が検出さ
れたときは、論理回路16によってモータ12の付勢が解除
され、停止エレメントすなわちねじ部材66が更に運動し
ないようにする。

制御パネル20で充填量が一旦選択されかつ被動ピストン
部材39のストロークがねじ部材66により調節されたなら
ば、従来と同様な方法によりベローズ30、35が流体で充
填される。一連の開放カートンＣ（第４図には一つのカ
ートンＣのみを示してある）がノズル37の直ぐ下に位置
するように、コンベア上に並べられている。次に、例え
ば、圧縮空気によってノーコンテナ、ノーフィル形のシ
リンダ90が作動され、これにより、カムフォロワ86がロ
ータリカム82のカム面と係合するまで、カムフォロワ86
が垂直に移動される。モータ（図示せず）がシャフト84
を駆動し、ロータリカム82を一定速度で回転させる。該
カム82のカム面によりカムフォロワ86及び被動部材88が
垂直方向に往復運動される。第４図に示すように、被動
部材88は被動ピストン部材39に固定されている。被動ピ
ストン部材39は、停止ねじ部材66によりセットされた制
限位置まで、垂直方向に往復運動する。この被動ピスト
ン部材39にはブラケット40が固定されているので、被動
ピストンブラケット39の垂直往復運動に相当する往復運
動がベローズに伝達される。

充填量微調節機構が第１図に番号20aで示されており、
該充填量微調節機構20aはプッシュボタン形の２つのス
イッチ24f,24gを備えている。これらのスイッチ24f,24g
は、リレーライン18aを介して論理回路16に信号を伝達
し、カートンＣに供給すべき流体の量を微調節する。充
填量の微調節は、論理回路16による自動切り換えを行っ
た後で１つ以上のねじ部材66を手動で調節することによ
って行うことができる。この微調節によって、全てのモ
ータ12及びねじ部材66を１つの共通の所定位置（すなわ
ちセレクタスイッチ22によって決められた位置）にPLC
入力した後、作業者が手動変化を開始することが可能に
なる。前述のように、セレクタスイッチ22は、カートン
Ｃに充填すべき流体の所定の充填量を選択するためのも
のである。幾つかのサンプルカートンを充填装置に通し
てセレクタレバーすなわちセレクタスイッチにより選択
された量を充填した後、これらのサンプルカートンの重
量を測定する。カートンの計量に際し、モータ12により
制御される１つ以上の充填ステーションを調節する必要
があるかもしれない。この調節は、ダブルベローズポン
プによりカートンに注入された製品の量のあらゆる過不
足を矯正するために必要となろう。充填量の微調節によ
りモータ12の手動調節が可能になり、これにより、所望
の理論重量と、該理論重量からの過不足量との間の偏差
を補償することができる。

上記のことを達成するため、充填量微調節用プッシュボ
タン24fを、例えば、モータ12の１つを調節してカート
ンにより多量の製品を追加できるプッシュボタンにし、
一方プッシュボタン24gを、モータ12の手動調節を行っ
てカートンにより少量の製品をポンプ注入できるプッシ
ュボタンにすることができる。典型的な例として、最初
と最後のステーション（第１図の例では、最も左のモー
タのステーションと最も右のモータのステーション）
に、一対の充填量微調節用プッシュボタンを設けること
が考えられる。プッシュボタン24f、24gが操作されると
論理回路16に信号が送られてリレー78が付勢され、モー
タ12が一方向又は他方向（すなわち上昇方向又は下降方
向）に回転される。充填量微調節操作を行っている間の
ねじ部材66の位置の変化を視覚表示するためのディスプ
レイ（図示せず）を設けてもよい。充填量微調節操作を
行う間は、論理回路は近接センサの作動を不能にし、さ
もなくば調節位置の矯正が行われてしまうことを防止す
る。

カートンサイズを変更したい場合には、新しいカートン
サイズの選択、被動ピストン部材39のストロークの決
定、及びダブルベローズポンプ28のカム駆動装置の始動
に関して、前述の手順を繰り返す。制御装置は並列に結
線されているので、１つのみ又は２つ以上の被動ピスト
ン部材を制御するのに、１つ又は複数のモータを使用で
きることに注目されたい。もちろん、モータ及び被動ピ
ストン装置の数は、充填作業に用いられるダブルベロー
ズポンプの数に一致する。

以上、本発明をポンプ分配装置に応用した場合について
説明したが、本発明を他の装置に応用することも可能で
ある。また、種々の構成エレメントの運動方向に関する
説明も単なる例示であり、本発明の範囲を限定するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による制御装置及びモータ配置を示す
概略図である。 第２図は、モータ配置の平面図である。 第３図は、第１図に示したモータの１つ及び停止エレメ
ントを示す側面図である。 第４図は、ダブルベローズポンプ用の駆動装置として使
用した場合の本発明のモータの１つ及び停止エレメント
を示す側面図である。 10…流量調整・制御装置、12…モータ、16…論理回路、
20…制御パネル、22…セレクタエレメント、24a〜24e…
セレクタエレメントの設定目盛り、24f、24g…スイッ
チ、28…ダブルベローズポンプ、39…被動ピストン部
材、60…スプロケット、64…歯形エレメント、66…ねじ
部材、68…プラットホーム、72…停止エレメント、74…
近接センサ、82…ロータリカム、86…カムフォロワ、88
…被動エレメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド イー マッケイリブ アメリカ合衆国 ミネソタ州 55409ミネ アポリス ブライアント アベニュー サ ウス 4225

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を供給するように構成された供給手段
   を含み、該供給手段は、往復動する第１ベローズ（35）
   および第２ベローズ（30）と、第１ベローズと第２ベロ
   ーズとの間に設けられ前記ベローズとそれぞれ連通する
   ダクト部（32）と、第１ベローズ（35）の下流側に連結
   されたノズル（37）と、該ノズル（37）内に設けられ、
   圧力行程の際、開放して第１ベローズ（35）から液体を
   流出させるように構成された出口弁（43）と、吸引行程
   の際、開放して第１ベローズ（35）に液体を流入させる
   ように構成された入口弁（33）とを有しており、第２ベ
   ローズ（30）は、入口弁（33）の上流側に連結されてお
   り、シリンダ（90）によって前記ベローズ（30、35）の
   軸線と平行な方向に移動される被動部材（39、40）をさ
   らに有しており、被動部材（40）が、ダクト部（32）に
   連結されている、液体分配装置において、 被動部材（39、40）を往復動させるためのロータリカム
   （82）と、 被動部材の往復動の際、被動部材の行程を調整するため
   の流量調整装置（10）とを含み、該流量調整装置（10）
   は、被動部材（39）の行程を制限する係合部をなすねじ
   部材（66）を有しており、そして、流量調整装置（10）
   は、ねじ部材（66）の回転により被動部材（39）に対し
   て前記係合部を前進させ或いは後退させて、各行程の際
   に圧送されるべき液体の所定量に応じて被動部材（39、
   40）の運動範囲を調節するように、支持フレーム（14）
   とねじ係合しており、 流量調整装置（10）は又、ねじ部材（66）を選択的に回
   転させるためのモータ（12）と、ねじ部材（66）の所定
   の回転を得るためにモータを作動させるための制御装置
   とを有している、ことを特徴とする液体分配装置。
2. 【請求項２】前記制御装置は、ねじ部材（66）に連結さ
   れたギア部材（64）と、ギア部材（64）の回転量を検出
   するためのセンサ（74）とを有することを特徴とする請
   求項１に記載の液体分配装置。
3. 【請求項３】センサ（74）は、ねじ部材（66）の回転度
   を表示する信号を出すため、ギア部材（64）のギア歯の
   運動を計数することを特徴とする請求項２に記載の液体
   分配装置。
4. 【請求項４】複数のねじ部材（66）と、運動を調節する
   ように前記ねじ部材に連結された複数のモータ（12）
   と、複数のモータに連結されていて、複数のモータの作
   動を個々に制御するための制御装置（10）と、モータに
   取付けられていて、ねじ部材の回転運動を検出するため
   のセンサ（74）と、制御装置とセンサとの間に連結され
   ていて、制御装置を調整するための信号手段（80）と、
   ねじ部材の各々と関連していて、ダブルベローズ弁構造
   体（28）を作動させるための往復動する被動部材（39、
   40）とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載の液体分配装置。