JPH02191104A - 重量充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は所定重量の充填液を容器内に充填する重量充填
装置に間し、より詳しくは、容器内に充填液を充填する
充填ノズルを容器内の液面の上昇に追従して上昇させる
ようにした重量充填装置に関する。

「従来の技術」 従来、容器の重量を計測する重量計と、容器内に充填液
を充填する充填ノズルと、該充填ノズルを昇降させる昇
降機構とを備えた重量充填装置は公知である（例えば実
公昭５２−３５２２９号公報）。

この重量充填装置においては、充填ノズルの下端部を充
填液中に浸漬させ、その下端部に設けた液面センサによ
り充填液の液面上昇に追従して充填ノズルを上昇させる
とともに、充填液の液面が所定高さとなったら充填ノズ
ルの下端部を充填液中から引上げ、上記重量計によって
充填重量が所定重量となったことを検出したら液バルブ
を閉じて充填を終了するようにしている。

また、充填ノズルを充填液の液面上昇に追従して上昇さ
せるために、予め充填重量と充填ノズルの高さ位置との
関係を計測しておくとともに、上記昇降機構の駆動源を
サーボモータとし、上記重量計によって充填型Ｍを計測
しながらサーボモータで充填ノズルをその充填重量に対
応した高さ位置に位置制御するようにしたものも提案さ
れている（特願昭６２−２０１６３０号）。

「発明が解決しようとする課題」 しかるに前者の重量充填装置においては、充填開始Ｍ債
に何らかの理由で充填液が発泡した場合には、液面セン
サによる正確な液面構出が困難となるという欠点がある
。

他方、後者の重量充填装置においては、充填ノズルを容
器内の充填液の充填重量に対応した高ざ位置に位置制御
できるので、充填液が発泡してもそれに影響されること
がないという利点かある。

しかしながらその反面、重量計によって計測される充填
重量には充填ノズルから各器内に充填される充填液の慣
性力が加わるようになる。この慣性力が安定していれば
それを考慮して充填ノズルの高さ位置制御を行うことが
できるが、特に高速化のために大流量の充填液を充填し
ようとした際には、その充填開始時に慣性力が大きく変
動して充填ノズルの高さ位置制御が困難となる。

このような問題点に対しては、充填開始後、上記慣性力
が安定するまでは実際の充填重量と無関係に予め定めた
上昇率で充填ノズルを上昇させ、上記慣性力が安定する
ような所定時間が経過したら、充填重量に基づいて充填
ノズルの高さ位置制御を行わせるようにすることができ
る。

しかしながら、充填重量と無関係に予め定めた上昇率で
充填ノズルを上昇させるようにすると、充填液の粘性が
変動した場合や加圧充填を行なう際の加圧力が変動した
場合等には容器内の実際の液面上昇率が変動してしまう
ため、上記予め定めた充填ノズルの上昇率が実際の液面
上昇率に適合しなくなる。

「課！！を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、容器の重１を計測する
重量計と、容器内に充填液を充填する充填ノズルと、該
充填ノズルを昇降させる昇降機構とを備えた重量充填装
置において、上記昇降機構の駆動源をサーボモータとし
、また上記重量計からの信号を入力するとともに上記サ
ーボモータを制御して充填ノズルを昇降させる制ｍ装璽
を設け、かつ該制ｍ装置は、容器内の充填型】が所定の
基準重量となるまではその充填重量とは無関係に上記充
填ノズルを所定の上昇率で上昇させる駆動部と、充填重
量が充填すべき所定重量となったことを検出したら充填
ノズルの液バルブを閉じるバルブ開閉制御部と、上記液
バルブが開放されてから上記基準重量が得られるまでの
経過時間を検出する計測部と、上記経過時間の増加又は
減少に応じて上記充填ノズルの上昇率を減少又は増加さ
せるように補正する補正部とを備えていることを特徴と
する重量充填袋Ｗを提供するものである。

またＭ２発明は上記制御装置の構成を異ならせたもので
、該第２発明における制御装置は、上記充填ノズルの液
バルブを開放してから所定の基準時間が経過するまでは
充填重量とは無関係に充填ノズルを所定の上昇率で上昇
させる駆動部と、上記充填重量が上記所定重量となった
ことを検出したら上記液バルブを閉じるバルブ開閉制御
部と、上記基準時間が経過した際の充填重量の増減少に
応して上記充填ノズルの上昇率を増減少させるように補
正する補正部とを備えていることを特徴とするものであ
る。

「作用」 上記構成によれば、液バルブを開放してから容器内の充
填重量が所定の基準電】となるまで、或いは所定の基準
時間が経過するまでは、充填量１とは無関係に充填ノズ
ルを所定の上昇率で上昇させているので、充填液が発泡
しても、或いは大流量の充填液を充填することによって
検出重量が大きく変動しても、それに影響されることな
く充填ノズルを液面上昇に追従させることができる。

そして、仮に充填液の粘性が変動し、或いは加圧充填を
行なう際の加圧力が変動して単位時間当つの充填量が変
動し、それによって容器内の液面上昇率が変動した場合
には、第１発明においては、上記液バルブが開放されて
から上記基準重量が得られるまでの経過時間を検出し、
例えばその経過時間が短くなった場合、つまり単位時間
当りの充填量が増大して容器内の液面上昇率が増大した
場合には、その増大量に応じて上記充填ノズルの上昇率
を増大させるように補正しでいるので、常１こ充填ノズ
ルと液面との関係を一定に維持することができる。

他方、第２発明においては、上記充填ノズルの液バルブ
を開放してから所定の基準時間が経過した際の充填量ｔ
を検出し、例えばその充填重量が増大した場合、つまり
単位時間当りの充填ｌが増大して容器内の液面上昇率が
増大した場合には、上記充填重量の増大量に応じて上記
充填ノズルの上昇率を増大させるように補正しているの
で、やはり常に充填ノズルと液面との関係を一定に維持
することができる。

「実施例」 以下、本発明を回転式重量充填製＝に適用した実施例に
ついて説明すると、第３図において、搬送コンベヤ１に
よって搬送されてきた容器２は回転式重量充填製＝３の
供給スターホイール４によってその内部に搬入され、該
回転式重責充填装置３によって所定重量の充填液が充填
された容器２は排出スターホイール５によって搬送コン
ベヤ１上に排出される。

上記回転式重量充填製＝３は、第１図に示すように、図
示しない鉛直方向の主軸に取付けられて一方向に回転駆
動される円筒状の回転体６そ備えており、この回転体６
の外周部において半径方向外方に突出するフランジ部６
ａに、その円周方向等間隔位雷に容器２の重量を計測す
る１量計７をそれぞれ設けている。各重量計７の上部に
は上記容器２％ＲＭする支持テーブル８を取付けてあり
、また冬至】計７からの信号はマイクロコシピユータを
有する制御部＝９に入力するようにしている。

上記回転体６には、各支持テーブル８の上方位貫に、そ
の支持テーブル８上に載置された容器２内に充填液を充
填する充填ノズル１６８それぞれ配設してあり、各充填
ノズル１６を回転体６に設けた昇降機構１７によってそ
れぞれ昇降できるようにしている。

第２図に示すように、各充填ノズル１６のバルブハウジ
ング１８は、昇降機構１７を構成する昇降部材１９の上
端部に取付けてあり、この°バルブハウジング１８には
その軸部下方に充填通路２０￥！形成している。そして
この充填通路２０の上端部をバルブハウジング１８に穿
設した半径方向孔２１およびこれに接続した可視性を有
する導管２２を介して図示しない充填液タンクに連通さ
せ、また下端部をバルブハウジング１８に取付けた注液
管２３に連通させている。

上記バルブハウジング１８内には有底筒状のベローズか
らなる液バルブ２５を収納してあり、この液バルブ２５
をシリンダ装置２６のピストンロッド２７に連結し、そ
のピストンロッド２７を降下させた際に、バルブ底部の
弁部２５ａをバルブハウジング１８に形成した弁座部１
８ａに着座させて上記充填通路２０を閉鎖できるように
している。

上記ピストンロッド２７の上端部に形成したシリンダ装
置２６のピストン２８は、その上部に第１圧力室２９を
、下部に篤・２圧力室３０をそれぞれ区画し、バルブハ
ウジング１８に形成したＭ１供給通路３１から上記第１
圧力室２９に圧縮空気を供給した際には、上記ピストン
２８およびピストンロッド２７を降下させて上記弁部２
５ａを弁座部１８８に着座させ、これにより上述した充
填通路２０ヲ閉鐵できるようにしている。

これに対し、バルブハウジング１８に形成した第２供給
通路３２から上記第２圧力呈３０に圧縮空気を供給した
際には、上記ピストン２８およびピストンロッド２７を
上昇させて弁部２５ａを弁座部１８ａから離座させ、こ
れにより上記充填通路２０を開放できるようにしている
。

また上記バルブハウジング１８内には、上記ピストン２
８より下方位置に第２ピストン３３を昇降自在に嵌合し
、上記ピストンロッド２７をこの第２ピストン３３の細
部に摺動自在に貫通させている。この第２ピストン３３
は上記ピストン２８よりも大径に形成してあり、その上
部に上述した第２圧力室３０を形成し、また下部に第３
圧力室３４を形成している。

したがってシリンダ装置２６の上記第２圧力室３０内に
圧縮空気を供給した際には、第２ピストン３３は下降端
に位置されて上記ピストン２８の上昇を許容し、この状
態では充填通路２０が全開となり充填液を容器２内に大
流量で充填できるようになる。

これに対し、上記バルブハウジング１８に形成した第３
供給通路３５を介して第３圧力室３４に圧縮空気を供給
して第２ピストン３３を上昇端に位置させ、これと同時
に上記第１圧力室２９に圧縮空気を供給してピストン２
８を降下させた際には、そのピストン２８は第２ピスト
ン３３に当接して下降端までの自由な降下が規制される
ようになる。この場合には液バルブ２５は小開度となり
、充填液は小流１で容器２内に充填されるようになる。

ざらに上記バルブハウジング１８には、上記各供給通路
３１．３２．３５の他に、上記液バルブ２５内に形成し
た大気圧室３６の容積変動を許容するために、その大気
圧室３６を大気に開放させるための大気通路３７を形成
してあり、それら各通路３１．３２．３５．３７は、上
記昇降部材１９の内部に設けた通路３８〜４１のそれぞ
れに連通させている。

そして上記昇降部材１９の内部に設けた通路３８〜４１
のうち、上記大気圧室３６に連通する通路４１はその昇
降部材１９の下端部で大気に開口させているが、その他
の通路３８〜４０はそれぞれ可撓性を有する図示しない
導管と電磁弁を介して圧縮突気源に接続している。

次に、第１図に示すように、各充填ノズル１６を支持す
る昇降部材１９は上記回転体６を構成する上下の円板６
ｂ、６ｃにそれぞれ設ゆた支持バイブ４６．４６′に回
転不能かつ昇降自在に貫通古せている。

そして、この昇降部材１９と平行に上下の円板６ｂ、６
０Ｍにねじ軸４７を回転自在に軸支し、そのねじ軸４７
に上記昇降部材１９に固定したナット部材４８ヲ螺合さ
せている。

上記ねじ軸４７の下端には、円板６ｃの底面に固定され
て上記制御表Ｍ９によって回転制御されるサーボモータ
４９ヲ連結してあり、このサーボモータ４９を正逆に回
転させることによって、上記昇降部材１９を介して充填
ノズル１６を昇降させることができるようにしている。

上記制御装置９は、上記サーボモータ４９を正逆に回転
制御して充填ノズル１６を昇降させる駆動部５０と、充
填ノズル、１６の液バルブ２５を開閉制御するバルブ開
閉制御部５１とを備えでおり、上記駆動部５０には、予
め容器の種類毎に、液バルブ２５が開放されてからの時
間と、その時間の経過とともに上昇する容器内の液面高
さを考慮して設定した充填ノズル１６の高ざ位置との関
係を示す対応表を記憶させである。

また上記制御装置９は、上記液バルブ２５が開放されて
から、実際の充填重量が予め定めた基準重態、例えば充
填すべき所定重量に対して９０％の重量となるまでの経
過時間を検出する計測部５２と、その経過時間に応じて
上記駆動部５０に記憶された対応表を補正する補正部５
３とを備えており、該補正部５３は、上記経過時間が短
くなるにしたがって上記充填ノズルの上昇率を増大させ
、経過時間が長くなるにしたがって上記充填ノズルの上
昇率を減少させるように、上記対応表の対応関係を補正
するようになっている。

以上の構成において、充填ノズル１６が上昇端位置に位
置し、かつ液バルブ２５が閉じている状態において、上
記回転体６の回転と同期して回転する供給スターホイー
ル４から支持テーブル８上に空の容器２が供給されると
、第３図の移動区間Ａにおいて、制御表Ｍ９は重量計７
からの信号の入力を受けて空の容器２の重１を記憶する
。これによって、第５図の符合Ｘで示すように、検出重
量から空の容器２の重量分だけ差し引いた零調整が行な
われる。

また、これと同時に移動区間Ａにおいて、制御表Ｍ９の
駆動部５０は上昇端に位置していた充填ノズル１６を下
降させ、注液管２３の下端を容器２内の底部に近接した
下降端位置に位置させる（第４ａ図嵜照）、なお、この
作動は回転体６０回転位１１を検出する図示しない検出
器からの信号の基づいて行われる。またこの際５．注液
管２３の下端が客器２内の底部に当接して容器２を破損
させることがないように、注液管２３の下端はその容器
２の底部から所要量だけ離すように設定しであることは
勿論である。

上記移動図１ｔｔｌＡにおいて充填ノズル１６が下降端
位置に位置された後、充填ノズル１６が移動区間Ｂに移
行すると、制御装置９のバルブ開閉制御部５１は上述し
た電磁弁を開放して第２圧力Ｎ３０内に圧縮空気を供給
して液バルブ２５を全開させる。これにより充填液は図
示しない充填液タンクから導管２２、半径方向孔２１、
充填通路２０および注液管２３ヲ介して容器２内に大流
量で充填されるようになる。

上記制御装置９には、予め充填作業を開始する以前に使
用する容器２の種類が入力してあり、制御装置９の駆動
部５０はその容器２の種類に応じて必要な対応表を選定
している。そして上記駆動部５０は、バルブ開閉制御部
５１が液バルブ２５を開放させたら、それからの時間経
過に伴って対応表で設定された所要の上昇率で上記充填
ノズル１６を上昇させる。

したがって、第５図の符合Ｙにおいて液バルブ２５を開
放した直後に、充填ノズル１６から容器２に充填される
充填液の慣性力の変動によって重量計７による検出重量
が大きく変動しても、上記充填ノズル１６ヲ滑らかに上
昇させることができる（第４ｂ図、第４ｃ図参照）。

上記液バルブ２５の開放により充填液の充填が進み、Ｍ
５図の符合２において充填重量が充填すべき所定重量よ
りも小ざな上記基準重量となると、バルブ開閉制御部５
１は電磁弁を切換えて第１圧力呈２９と第３圧力室３４
と（こ同時に圧縮空気を供給し、液バルブ２５８小開度
に切換える。したがってこれにより、充填ノズル１６か
ら容器２内に小流量で充填液が充填されるようになる（
第３図の移動区間Ｃ）。

上記液バルブ２５が小開度に切換えられても、充填ノズ
ル１６は引続き上記対応表に基づいて徐々に上昇され、
やがて充填重量が充填すべき所定重量となると、駆動部
５０は第１圧力Ｎ　２９のみに圧縮空気を供給して液バ
ルブ２５を閉鎖させ、容器２内への充填液の充填を終了
させる。

この状態となったら、制御装置９は充填ノズル１６を上
昇端位置まで上昇させて注液管２３を容器２内から引抜
き、充填の完了した容器２は排出スターホイール５によ
って支持テーブル８がら搬送コシベヤ１上に搬出されて
充填作業が完了する（Ｍ３図の移動区間Ｄ、第４ｄ図参
照）。

ところで上記計測部５２は、液バルブ２５を開放してか
ら充填重量が上記基準重量となるまでの経過時間を計測
しており、補正部５３はその経過時間に応じて上記駆動
部５０に記憶された対応表を補正する。

ここで上記補正部５３による補正の一例を具体的に説明
すると、例えば上記経過時間の基準時間が３０００ｍｓ
　（３秒）、許容誤差が±　１００ｍ５とすると、上記
補正部５３は上記経過時間を１０００分の１秒車位で計
測し、最新の５回の充填作業の平均値を演算するように
なっている。

例えば、最初の５回の計測時間が２９８０ｍ５．３００
０ｍｓ、２９００ｍ５．２９２０ｍ５．２９５０ｍ５と
なった場合の平均時間は２９５０ｍ５であるので、これ
は上記基準時間の３０００ｍｓに対して上記許容誤差±
　ｌｏｏｍｓの範囲内なので、補正部５３による補正は
行われない。

そして第６回目の経過時間の計測が行われると、第２回
目からこの第６回目までの最新の５回の充填作業の平均
値が演算され、その平均値が基準時間に対して許容誤差
範囲内か否かの判定が行われる。

ここで、最新の５回の計測時間が２９５０ｍ５．２８３
０ｍ５．２９００ｍ５．２８２０ｍ５．２８００ｍ５と
なったとした場合には、それらの平均時間は２８６０ｍ
５となり、したがって上記許容誤差を越えるようになる
。すなわちこの場合には、例えば充填液の粘性が小ざく
なって基準時間よりも短い時間で上述の基準重量となっ
たことを、つまり基準時間に基づく充填ノズル１６の上
昇に対して早い速度で充填液の液面が上昇したことを意
味しでおり、したがって両者の間隔を最適な間隔に維持
するには、現在よりも充填ノズル１６の上昇率を増大さ
せる必要がある。

そのため上記補正部５３は、上記駆動部５０にあける対
応表の基準時間を、それまでの３０００ｍｓから上記許
容誤差を越えた２８６０ｍ５に変更古せ、それによって
駆動部５０におけるそれまでの３０００ｍｓを基準時間
とした対応表から上記２８６０ｍ５を基準時間とした対
応表に変更させる。

その結果、上記充填液の粘性が小さくなってそれまでの
充填ノズル１６の上昇に対して早い速度で充填液の液面
が上昇するようになった場合には、充填ノズル１６の上
昇が増大して、早い速度で上昇する充填液の液面に追従
できるようになり、したがって充填ノズル１６と液面と
の間隔が狭くなりすぎたり、或いは充填ノズル１６の下
端部が充填液中に浸漬されるといったことが防止できる
。

そしてこれ以後は、最新の５回の計測時間が上記新たな
基準時間である２８８０ｍ５に対して±　１００ｍ５の
許容誤差範囲内であるか杏かの判定が行われるようにな
る。

次に、上記実施例においでは充填重量が基準重量となる
までの経過時間を計測して補正を行うようにしているが
、これとは逆に、上記計測部５２によって充填ノズル１
６の液バルブ２５ヲ開放してから所定の基準時間、例え
ば上記実施例の場合には充分に短い２５００ｍ５程度の
基準時間が経過した際の充填型ｔを計測させるようにし
てもよい。

この場合には、基準時間が経過した際の基準の充填重量
に対して、実際の充填重量が大きかった場合には、その
分液面上昇が早くなっているので、補正部５３によって
充填ノズル１６の上昇率を増大させるように補正させれ
ばよいことは明らかである。

なお、必要に応じて、容器内に充填された充填液の充填
重量と、その充填重量の際の充填ノズル１６の高さ位置
どの間係を示す重量対応表も記憶させ、上述の基準重量
となった後、又は基準時間が経過した徒には、実際の充
填型ｊｌを計測しながら充填ノズル１６ヲそれに追従さ
せて上昇させるようにしてもよい。

しかしながら第１実施例において、上記基準型ｊ１を充
填すべき所定重量よりも小さく設定する必要はなく、基
準重ｔａ充填すべき所定重量に一致させてもよいことは
勿論である。

また上記実施例では、充填ノズル１６の下端を容器２内
の液面の上方でそれに近接した位置に維持して上昇させ
るようにしているが、必要に応じて充填ノズルの下端を
充填液内に挿入した状態で液面の上昇とともに上昇させ
るようにしてもよい。

さらに、充填ノズル１６の上昇位１ｔを制御するに当っ
ては、必ずしも上述した対応表による必要はなく、充填
重量を入力したらそれから演算によって充填ノズル１６
の高さ位置を求めさせてもよいことは勿論である。

ざらに上記実施例では、本発明を回転式の重量充填製［
（こ適用した場合についで説明したが、ライン式の重Ｉ
充填装置であってもよいことも勿論である。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、万一充填液が発泡した
り、或いは大流量の充填液を充填することによって検出
重量が大きく変動したとしても、それに影響されること
なく充填ノズルを液面上昇に追従させることができ、し
かも充填液の粘性の変動や加圧充填の際の加圧力の変動
が生じ、それによって例えば容器内の液面上昇率が増大
した場合には、その増大量にしたがって上記充填ノズル
の上昇率を増大させるように補正することができるので
、充填ノズルと液面との関係を常に高精度に管理するこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の要部の拡大断面図、第３図は全体の概略平面図、第
４ａ図ないし第４ｄ図は充填状態を示す作動工程図、第
５図は充填開始後の充填重量と時間との関係を示す図で
ある。 ２・・−容器 ６・・・回転体 ９・・・制御装置 ＋　７−・・昇降機構 ５０−・・駆動部 ５２−・・計測部 ３・・・回転式霊屋充填装置 ７・・・重量計 ＋　６−・・充填ノズル ４９−・・サーボモータ ５１−・バルブ開閉制御部 ５３−・・補正部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器の重量を計測する重量計と、容器内に充填液
   を充填する充填ノズルと、該充填ノズルを昇降させる昇
   降機構とを備えた重量充填装置において、 上記昇降機構の駆動源をサーボモータとし、また上記重
   量計からの信号を入力するとともに上記サーボモータを
   制御して充填ノズルを昇降させる制御装置を設け、かつ
   該制御装置は、容器内の充填重量が所定の基準重量とな
   るまではその充填重量とは無関係に上記充填ノズルを所
   定の上昇率で上昇させる駆動部と、充填重量が充填すべ
   き所定重量となったことを検出したら充填ノズルの液バ
   ルブを閉じるバルブ開閉制御部と、上記液バルブが開放
   されてから上記基準重量が得られるまでの経過時間を検
   出する計測部と、上記経過時間の増加又は減少に応じて
   上記充填ノズルの上昇率を減少又は増加させるように補
   正する補正部とを備えていることを特徴とする重量充填
   装置。
2. （２）容器の重量を計測する重量計と、容器内に充填液
   を充填する充填ノズルと、該充填ノズルを昇降させる昇
   降機構とを備えた重量充填装置において、 上記昇降機構の駆動源をサーボモータとし、また上記重
   量計からの信号を入力するとともに上記サーボモータを
   制御して充填ノズルを昇降させる制御装置を設け、かつ
   該制御装置は、上記充填ノズルの液バルブを開放してか
   ら所定の基準時間が経過するまでは充填重量とは無関係
   に充填ノズルを所定の上昇率で上昇させる駆動部と、上
   記充填重量が上記所定重量となったことを検出したら上
   記液バルブを閉じるバルブ開閉制御部と、上記基準時間
   が経過した際の充填重量の増減に応じて上記充填ノズル
   の上昇率を増減させるように補正する補正部とを備えて
   いることを特徴とする重量充填装置。