JP4366756B2

JP4366756B2 - 回転式充填装置

Info

Publication number: JP4366756B2
Application number: JP14640399A
Authority: JP
Inventors: 正己林; 正則鈴木
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP2000335689A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は回転式充填装置に係り、特に、充填バルブの開閉用に電磁弁を用い、充填開始のタイミングを電気的に制御するようにした回転式充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転式充填装置は、一般に、モータにより回転駆動される回転体と、この回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられた複数の容器保持手段と、これら各容器保持手段にそれぞれ対応してその上方に設けられ、充填液通路を連通遮断する液バルブ等の作動弁を有する複数の充填バルブを備えている。そして、前記液バルブ等の開閉用に電磁弁を用いて電気的に開閉を制御するようにしたものが従来から知られている。
【０００３】
このような回転式充填装置では、エンコーダ等の回転位置検出手段によって回転体の絶対回転位置を検出し、所定の回転位置に到達した充填バルブの電磁弁に開放指令を出力して電磁弁を作動させると、エアシリンダが作動して充填バルブを開放し容器内への充填が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように充填バルブの開閉用に電磁弁を用い、充填開始のタイミングを電気的に制御するようにした回転式充填装置では、電磁弁に開放指令信号を送って電磁弁を作動させた後、充填される液体が実際に充填ノズルから流れ出るまでには時間差があるため、回転体の回転速度が変動すると、有効に充填が行われる回転角が変化してしまう。特に、高速運転をすると、ノズルから液が流れ出るまでに回転移動する角度が拡大するので、有効に充填を行うことができる回転角が小さくなってしまう。このように有効に充填を行う回転角が小さくなると、充填区間内で充填を終了させるために、充填中の流量を大きくしなければならないので、充填精度が悪くなると言う問題があった。
【０００５】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、充填有効角度をできるだけ大きくすることを可能にした回転式充填装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転式充填装置は、回転体と、この回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブにそれぞれ対応して回転体に設けられた複数の容器保持手段と、回転体の絶対回転位置を検出する回転位置検出手段と、この回転位置検出手段からの回転位置信号に基づき所定の回転位置において充填バルブに開放指令を出力する制御装置とを備えており、さらに、回転体の回転速度を検出する速度検出手段を設けるとともに、充填バルブに開放指令を出力する回転位置として基準とする回転速度におけるバルブ開放位置を設定し、回転体の回転速度が前記基準とする回転速度より速くなった場合には、前記制御装置により、前記バルブ開放位置から回転方向上流側の所定位置までに位置する充填バルブ全てに対して開放指令を出力して、充填バルブに開放指令を出力する回転位置を前記バルブ開放位置から回転方向上流側に変更するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る回転式充填装置の概略構成を示す平面図であり、容器搬送コンベヤ２により連続的に搬送されてきた容器４は、タイミングスクリュー６によって所定の間隔に切り離され、このタイミングスクリュー６と同期運転されている入口スターホイール８の各ポケットに引き渡され、さらに、これらタイミングスクリュー６および入口スターホイール８と同期運転されている充填装置の回転体１０内に導入される。
【０００８】
回転体１０には、その外周寄りに円周方向等間隔で複数の充填バルブ１２が設けられ、これら各充填バルブ１２の下方に、それぞれ、前記入口スターホイール８から受け取った容器４を保持して搬送する容器保持手段（図示せず）が設けられている。この回転体１０はモータ１４によって回転駆動されるようになっており、入口スターホイール８から容器保持手段に引き渡された容器４は、回転体１０の回転に伴って回転搬送される間に、所定の角度範囲（例えば、図１のａからｄの範囲）で前記充填バルブ１２が開放されて液体が充填され、その後、出口スターホイール１６を介して前記容器搬送コンベヤ２上に排出されて次の工程に送られる。
【０００９】
図２は前記充填バルブ１２の一例を示すもので、図示しない充填液タンクから充填ノズル１８へ充填液を供給する充填液通路２０を液バルブ２２によって連通遮断するようになっている。液バルブ２２は、シリンダ２４内を上下の圧力室２６，２８に区画するピストン３０に、ピストンロッド３２を介して連結された弁体３４と、前記充填液通路２０の内面に形成された弁座３６とから構成されており、非作動時には、上方の圧力室２６内に配置されたスプリング３８によってピストン３０が下方へ付勢されて、弁体３４が弁座３６に着座することにより前記充填液通路２０を閉鎖している。
【００１０】
また、ピストン３０の下方の圧力室２８は、電磁弁（図示せず）を介してエア圧力源に接続されており、電磁弁の作動によりこの下側圧力室２８に圧力エアが導入されると、ピストン３０とともに弁体３４が上昇して液バルブ２２が開放し、充填液通路２０および充填ノズル１８を介して容器４内に充填が行われる。充填液通路２０を通って容器４内に充填される液量は、充填液通路２０に設けた流量計４０によって計量される。
【００１１】
図３は前記液バルブ２２開閉用の電磁弁の作動を制御する制御装置４２の構成を示すブロック図であり、この図３により制御装置４２の作用について説明をする。この回転式充填装置には、前記モータ１４によって回転される回転体１０の回転位置を検出するエンコーダ４４が設けられており、回転体１０の回転に伴ってエンコーダ４４が発生するパルスを、制御装置４２のカウンター４６に入力してそのパルス数をカウントしている。回転体１０には、原点を検出する原点検出手段（図示せず）が設けられており、この原点検出手段が原点を検出すると、前記カウンタ４６にリセット信号４８が入力されてこのカウンタ４６のカウント数をリセットする。これにより回転体１０が一回転して所定の基準位置に戻ったことを検出できるようにしている。
【００１２】
制御装置４２には、回転体１０の回転速度を検出する回転速度検出手段５０が設けられており、前記カウンタ４６からカウント数が入力され、単位時間あたりのカウント数により回転体１０の回転速度を検出する。また、この回転速度は、運転中に変更可能であり、充填装置の上流側あるいは下流側の容器４の量に応じて、または、異なるサイズの容器４に変更する場合等に調節するようになっており、この場合には、速度変更手段５２からモータ１４に指令信号を送りモータ１４の回転速度を変更する。
【００１３】
制御装置４２には、回転体１０の回転速度と開放される充填バルブ１２との関係が予め設定されてデータ５４として記憶されている。また、制御装置４２の演算手段５６には、前記カウンター４６のカウントしたカウント数が入力されるとともに、前記回転速度検出手段５０の検出した回転体１０の回転速度が入力されており、演算手段５６は、この回転速度における前記バルブ・速度相関データ５４から、カウント数に応じて開放する充填バルブ１２のナンバーを決定し、このナンバーの充填バルブ１２を開放するバルブ開放指令５８をバルブ駆動手段６０に出力し、バルブ駆動手段６０が前記電磁弁を作動させて該当する充填バルブ１２を開放する。回転体１０の回転速度が変更された場合には、その回転速度におけるカウント数とバルブ位置との関係から開放される充填バルブ１２を選定し、その充填バルブ１２に対しバルブ開放指令５８を出力する。
【００１４】
なお、搬送コンベヤ２上には容器センサ６２が設けられており、この容器センサ６２が、前記回転体１０と同期運転されているタイミングスクリュー６が搬送する容器４の有無を検出し、前記演算手段５６に入力する。この容器センサ６２から容器有りの信号が演算手段５６に入力されたときにだけ、演算手段５６が、この容器４と対応する充填バルブ１２のナンバーを認識してこの充填バルブ１２に対して前記バルブ開放指令５８を出力する。
【００１５】
【実施例】
前記構成の回転式充填装置の作動について具体例により説明する。回転体１０に設けられた充填バルブ１２の数が３０であり、カウンター４６によるカウント数が４０カウントで充填バルブ１２が１ピッチとすると、１２００カウントで回転体１０が一回転することとなる。２００ｂｐｍの能力で運転する場合を基準として制御を行い、例えば、カウンター４６によるカウント数が１００カウントでナンバー１バルブを開放することにする（図１のａ位置が２００ｂｐｍの場合のバルブ開放位置を示す）。すると、次のナンバー２バルブはカウント数が１４０カウントになると前記ａ位置に到達して開放される。以下、ナンバー３バルブ以降も順に４０カウントごとに図１のａ位置に到達して開放される。その後、１１８０カウントでナンバー２８バルブが開放され、１２００カウントでカウンター４６がリセットされた後２０カウントでナンバー２９バルブが、そして、６０カウントでナンバー３０バルブが開放される。
【００１６】
この回転式充填装置は、運転能力（回転体１０の回転速度）を調整できるようになっており、その上流側あるいは下流側の容器４の量に応じて、または、処理される容器４のサイズが変更されて充填容量が変わった場合等に運転能力を変更する。例えば、下流側の処理機への容器供給量が不足してきた場合や、１リットルの容器４への充填を行った後５００ミリリットルの容器４への充填に変更する場合等には、この充填装置の運転速度を速める。そこで、この実施例では処理能力を前記２００ｂｐｍから４００ｂｐｍに変更して制御を行うことにする。
【００１７】
この場合には、カウンター４６のカウント数が１００カウントになると、このカウント数を１００〜１８０カウントに読み替え、ナンバー１，ナンバー２，ナンバー３の３バルブを開放する。つまり、１００カウントの時点でナンバー１バルブは図１のａ位置にあり、このナンバー１バルブから８０カウント分回転方向後方側（図１中のｂ位置）にあるナンバー３バルブまでに同時にバルブ開放指令５８を出力する。次にカウント数が１４０になると、このカウントを１４０〜２２０カウントに読み替えて、ナンバー２，ナンバー３，ナンバー４バルブを開放する。このように運転速度が速くなったときには、前記２００ｂｐｍでの基準の制御の場合よりも、回転方向の上流側（後方側）の充填バルブ１２を開放する。
【００１８】
この実施例では、２００ｂｐｍの能力で運転している場合には図１のａ位置にある充填バルブ１２を開放するように電磁弁にバルブ開放指令５８を送るが、４００ｂｐｍではａ位置からｂ位置までの間に位置する充填バルブすべてに対してバルブ開放指令５８が出されて開放される。従って、高速運転時には、低速運転時よりも早い時点で電磁弁を開放するので、バルブ開放指令５８から実際に液バルブ２２が開放して液体がノズル１８から充填され始めるまでの間に時間差があっても、十分な有効充填角度を確保することができる。
【００１９】
なお、運転速度が速くなった場合（例えば４００ｂｐｍ）に、遅い速度（例えば２００ｂｐｍ）で運転していた場合よりも回転方向上流側のバルブにバルブ開放指令を出力すればよいので、１００カウント時にナンバー３バルブ（基準となる２００ｂｐｍで運転している場合には１８０カウントでバルブ開放指令５８が出される）を開放することにより目的を達成することができるが、運転速度の切換えの時点で、中間のバルブに対する開放指令５８が抜けてしまうので、開放するバルブを連続する３バルブとしている。また、前記制御装置４２には、開放バルブ記憶手段６４が設けられており、一度開放指令が出されたバルブは、充填区間の最後まで記憶されており継続して充填が行われる。
【００２０】
また、運転速度をさらに速くして６００ｂｐｍにした場合には、１００カウントを１００〜２６０カウントに読み替えてナンバー１バルブからナンバー５バルブまでの５個のバルブに同時にバルブ開放指令５８を出力する。つまり、１００カウントの時点でナンバー１バルブは図１のａ位置にあり、このナンバー１バルブから１６０カウント分回転方向後方側（図１中のｃ位置）にあるナンバー５バルブまでに同時にバルブ開放指令５８を出力する。
【００２１】
カウンター４６のカウント数が１４０カウントになるとこのカウントを１４０〜３００カウントに読み替え、ナンバー２バルブからナンバー６バルブまでの５個のバルブに開放指令を出力する。この実施例では、６００ｂｐｍの能力で運転する場合には、１００カウントの時点で図１のｃ位置のバルブまでにバルブ開放指令５８を出力する。このように運転速度が速くなると、その速度に応じてバルブ開放指令５８を出力するタイミングをさらに早めるので、十分な有効充填角度を確保することができる。なお、図１のｃ位置ではこの充填バルブに対応する容器保持手段にまだ容器４が供給されていないが、停止信号６６によって運転が停止した場合に、回転体１０が停止するまでに慣性等により回転する間に容器４が導入される範囲内であれば、容器４の供給前に、対応する充填バルブ１２にバルブ開放指令５８を出力しても問題はない。なお、前記のように基準の運転速度（２００ｂｐｍ）から、高速運転（４００ｂｐｍ，６００ｂｐｍ）に変更して運転している際に停止信号６６が入力された場合には、前記基準の運転速度における制御に切り換えられる。
【００２２】
前記実施例では、処理速度（この例では、２００ｂｐｍ、４００ｂｐｍ、６００ｂｐｍ）に応じて予め設定された回転速度と開放される充填バルブ１２との関係を記憶しておき、このデータ５４に基づいて充填バルブ１２を順次開放するようにしたが、このような段階的な指令ではなく、回転速度の変動に応じて無段階でバルブ開放指令５８を出力することもできる。
【００２３】
例えば、カウンター４６から入力されるカウント数と、回転速度検出手段５０から入力される回転体１０の回転速度から、演算手段５６が以下の数式に基づいて演算を行い、該当する充填バルブ１２を算出してバルブ開放指令５８を出力するようにすることもできる。
加算するカウント（ｎ）＝速度（ＢＰＭ）／定数（Ｋ） ……（１）
現在の速度（ＢＰＭｎｏｗ）での開放するバルブに対するカウント
＝現在のカウント数〜現在のカウント数＋ｎ ……（２）
【００２４】
例えば、前記実施例と同様に１００カウントでナンバー１バルブを開放するものとし、現在の運転速度が４００ｂｐｍでカウント数が１００、定数（Ｋ）＝５とすると、（１）式からｎ＝４００／５＝８０、従って、（２）式から１００〜１８０カウントに対応する充填バルブ１２、すなわち、ナンバー１，ナンバー２およびナンバー３バルブに対してバルブ開放指令５８が出力されることになる。また、運転速度が５００ｂｐｍで、カウント数が１５０カウントとすると、ｎ＝５００／５＝１００であり、１５０〜２５０カウントに対応するバルブ、すなわち、ナンバー３，ナンバー４バルブに対してバルブ開放指令５８が出力される。
【００２５】
なお、前記実施例では流量計４０により充填流量を計測しつつ充填を行う流量充填装置について説明したが、流量充填装置に限るものではなく、ウエイト式充填装置あるいはタイマー式充填装置等であっても、充填開始のタイミングを電気的に制御しているものであれば適用可能である。また、前記実施例では、運転速度を変更した場合は、カウント数を読み換えて、このカウント数に対応するナンバーのバルブに開放指令を出力するようにしたが、直接バルブナンバーを指定するように設定することもできる。例えば、前記のように、２００ｂｐｍで運転し、１００カウントでナンバー１バルブを開放する場合に、４００ｂｐｍに変更したときには、１００カウントでナンバー１ないしナンバー３バルブにバルブ開放指令を出力するように設定しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転体と、この回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブにそれぞれ対応して回転体に設けられた複数の容器保持手段と、回転体の絶対回転位置を検出する回転位置検出手段と、この回転位置検出手段からの回転位置信号に基づき所定の回転位置において充填バルブに開放指令を出力する制御装置とを備えた回転式充填装置において、回転体の回転速度を検出する速度検出手段を設けるとともに、充填バルブに開放指令を出力する回転位置として基準とする回転速度におけるバルブ開放位置を設定し、回転体の回転速度が前記基準とする回転速度より速くなった場合には、前記制御装置により、前記バルブ開放位置から回転方向上流側の所定位置までに位置する充填バルブ全てに対して開放指令を出力して、充填バルブに開放指令を出力する回転位置を前記バルブ開放位置から回転方向上流側に変更するようにしたことにより、回転速度を速くした場合でも、十分な充填有効角を確保することができる。従って、低流量で時間をかけて充填することができるので、高精度な充填を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転式充填装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【図２】前記回転式充填装置に用いられる充填バルブの一例を示す縦断面図である。
【図３】前記回転式充填装置のバルブ開閉制御を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０回転体
１２充填バルブ
１４モータ
４２制御装置
４４回転位置検出手段（エンコーダ）
５０速度検出手段

Claims

回転体と、この回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブにそれぞれ対応して回転体に設けられた複数の容器保持手段と、回転体の絶対回転位置を検出する回転位置検出手段と、この回転位置検出手段からの回転位置信号に基づき所定の回転位置において充填バルブに開放指令を出力する制御装置とを備えた回転式充填装置において、
回転体の回転速度を検出する速度検出手段を設けるとともに、充填バルブに開放指令を出力する回転位置として基準とする回転速度におけるバルブ開放位置を設定し、回転体の回転速度が前記基準とする回転速度より速くなった場合には、前記制御装置により、前記バルブ開放位置から回転方向上流側の所定位置までに位置する充填バルブ全てに対して開放指令を出力して、充填バルブに開放指令を出力する回転位置を前記バルブ開放位置から回転方向上流側に変更することを特徴とする回転式充填装置。