JPH06239391A - ピストン式定量充填機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリンダ室内にダイアフラムを配設したピスト
ン式定量充填機の計量を正確に行なう。 【構成】この充填機は、充填液タンクとシリンダ装置４
と充填ノズル２４とを備えている。シリンダ装置４のシ
リンダ６内で進退動するピストン８は、シリンダ６の内
面を摺動する第１ピストン部材３２と、その内側の第２
ピストン部材３４とからなっている。シリンダ室１２内
にはダイアフラム５０が配置され、その外周部５０ａが
シリンダ６に、そして内周部５０ｂが第２ピストン部材
３４に固定されている。このダイアフラム５０はシリン
ダ６の内面と両ピストン部材３２，３４の上端面に密着
して支持されている。第２ピストン部材３４がストロー
クすると、第１ピストン部材３２はその１／２の割合で
追随してストロークする。 【効果】折返されたダイアフラム５０が第１ピストン部
材３２によってバックアップされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充填機に係り、特にピス
トンの進退動によってシリンダ室内に所定量の充填液を
吸引して計量した後、その充填液を充填ノズル側へ送り
出し、この充填ノズルを介して容器内へ充填を行なうピ
ストン式定量充填機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ピストン式定量充填機は、充填液が貯留
された充填液タンクと、容器内に挿入されて液の充填を
行なう充填ノズルと、これら充填液タンクと充填ノズル
との間に配置されたシリンダと、充填液タンクとシリン
ダとの間およびシリンダと充填ノズルとの間の通路を交
互に連通遮断する切換弁とを備えており、ピストンが後
退してシリンダ室内の容積を拡大する際に、上記切換弁
によって、充填液タンクとシリンダとの間の通路を開放
するとともに、シリンダと充填ノズルとの間の通路を遮
断して、シリンダ内に所定量の充填液を吸引し、その後
両通路を切換え、ピストンを前進させてシリンダ室を圧
縮することにより、シリンダ内の充填液を充填ノズルを
介して容器内に充填するようになっている。

【０００３】上記ピストン式定量充填機では、シリンダ
の内面とこの内面に沿って往復動するピストンとの間の
摺動部が常に充填液に接しているため、ピストンの作動
時にこの摺動部内に充填液が侵入してしまうが、この摺
動部は洗浄が困難であり、また、摺動部の摩擦作用によ
り液体が変質したり、あるいは、高温液体の充填の場合
には、シリンダとピストンの熱膨張差によって摺動面の
液密が保持できなくなる等の種々の問題があった。そこ
で、シリンダとピストンとの摺動部を、シリンダ室内に
導入されている充填液から遮断するためにシリンダの室
内にダイアフラムを配置し、その背面をピストンによっ
て支持させ、このダイアフラムを進退動させて充填液の
吸入および吐出を行なうことにより、容器内への充填を
するようにしたダイアフラム式充填機が既に提案されて
いる（特開平３−２５６８９３号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のダイアフラ
ム式充填機は、シリンダの内周面とピストンの外周面と
の摺動部を、ダイアフラムによってシリンダ室内の充填
液と遮断することにより上記欠点を改善することはでき
たが、この充填機は、ダイアフラムの周縁部がシリンダ
の端部に固定され、中央部がシリンダの内径よりも小径
のピストンによって支持されており、これら周縁の固定
部と中央の支持部との間の中間部はバックアップがな
く、内圧によって吸引されて変形する構成であるため、
充填液の正確な計量ができないという問題があった。

【０００５】また、上記充填機は、シリンダ室（液溜計
量部）がダイアフラムによって完全に囲まれているた
め、この室内を洗浄するためには、全体を分解しなけれ
ばならないという問題もあった。

【０００６】本発明は上記欠点を除くためになされたも
ので、シリンダ室内にダイアフラムを配設して、シリン
ダとピストンとの摺動部に充填液が直接接触することを
防止するとともに、このダイアフラム全体をシリンダの
内壁と進退動するピストンの端面とによって完全にバッ
クアップすることにより、ピストンのストロークに応じ
て正確な計量を行なうことができるピストン式定量充填
機を提供することを目的とする。

【０００７】また、第２の発明は、ダイアフラムが配設
されたシリンダ室の内部を、簡単な操作で洗浄すること
ができるピストン式定量充填機を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るピストン式
定量充填機は、充填液を貯留する充填液タンクと、容器
内に上記液を充填する充填ノズルと、ピストンの進退動
により、上記充填液タンク内の液を所定量吸引し、上記
充填ノズルへ送出するシリンダと、上記充填液タンクと
シリンダとの間およびシリンダと充填ノズルとの間を交
互に連通遮断する切換弁とを備えており、しかも、上記
ピストンを、シリンダの内壁を摺動可能な筒状の第１ピ
ストン部材と、この第１ピストン部材内を摺動可能な第
２ピストン部材とから構成し、かつ、上記シリンダの室
内にダイアフラムを配設して一端をシリンダ側に他端を
第２ピストン部材に固定して、シリンダの内周壁と両ピ
ストン部材とによってこのダイアフラムの背面を支持す
るとともに、第１ピストン部材を第２ピストン部材のス
トローク距離に対して１／２の距離ストロークさせるよ
うにしたものである。

【０００９】また、第２の発明は、上記第２ピストン部
材の、ダイアフラムが固定されている位置よりも内周側
に、シリンダ室内を外部に連通可能なバルブを設けたも
のである。

【００１０】

【作用】上記ピストン式定量充填機では、充填作動時に
第２ピストン部材を上昇させると、ダイアフラムが折返
されるが、この折返し高さは常に上記第２ピストン部材
のストローク量の１／２であり、従って、第２ピストン
部材の外側の第１ピストン部材を、第２ピストン部材の
ストローク量の１／２の割合でストロークさせるように
すれば、折返されるダイアフラムに追随して、常にその
背面をバックアップすることができる。

【００１１】また、第２の発明では、第２ピストン部材
のダイアフラムが固定されている位置よりも内側にドレ
ン用のバルブを設けて、シリンダの室内を外部に連通可
能にしたので、シリンダ室内にダイアフラムを配設して
シリンダとピストンとの摺動部が充填液と接触しない構
成としたにもかかわらず、充填機内の洗浄を容易に行な
うことができる。

【００１２】

【実施例】以下図面に示す実施例により本発明を説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るピストン式定量充填
機の縦断面図であり、回転テーブル２の外周寄りに、円
周方向等間隔で複数のシリンダ装置４が固定されてい
る。このシリンダ装置４は、円筒状のシリンダ６と、シ
リンダ６内で摺動するピストン８とを備えており、これ
らシリンダ６の内面とピストン８の上端面および、シリ
ンダ６の上端に固定されたバルブブロック１０とにより
シリンダ室１２が形成されている。バルブブロック１０
内には、シリンダ室１２内に充填液を吸入する吸入バル
ブ１４と、その充填液を吐出する吐出バルブ１６の２つ
のバルブをコック１８の操作によって切換えて交互に連
通遮断する切換弁装置２０が設けられている。上記シリ
ンダ室１２内は、バルブブロック１０内に設けられた吸
入バルブ１４を介して、充填液を貯留する充填液タンク
（図示を省略）に、また、吐出バルブ１６を介して、容
器２２内に充填液を充填する充填ノズル２４にされぞれ
接続されている。

【００１３】上記吸入バルブ１４および吐出バルブ１６
から成る切換弁装置２０は、コック１８の回転操作によ
って、上記ピストン８の昇降にタイミングを合わせて交
互に開閉されるようになっており、ピストン８の下降時
には、吸入バルブ１４を開くとともに吐出バルブ１６を
閉じて、充填液タンク内の液をシリンダ室１２内に吸引
し、ピストン８の上昇時には、逆に、吸入バルブ１４を
閉じるとともに吐出バルブ１６を開放して、シリンダ室
１２内の液を充填ノズル２４側に送って容器２２内に充
填する。

【００１４】各充填ノズル２４の下方には、容器２２を
載せて昇降する容器台２６が配設されている。各容器台
２６は、回転テーブル２の外周寄りに昇降自在に支持さ
れた昇降ロッド２８上に取付けられており、この昇降ロ
ッド２８の下方に取付けたカムフォロア２９がカム３０
に係合し、回転テーブル２の回転に伴って、カム３０の
形状の応じて昇降される。容器台２６は、ピストン８の
昇降による充填動作に同期して昇降されるようになって
おり、容器台２６の上昇によって充填ノズル２４が容器
２２内に挿入されると同時にピストン８が下降してシリ
ンダ室１２内に充填液を吸引し、ピストン８の上昇によ
って充填ノズル２４から容器２２内に充填を行ない、充
填が完了した後容器台２６が下降して、容器２２を機外
へ排出するようになっている。

【００１５】次に、上記シリンダ装置４について、図１
ないし図３により説明する。シリンダ６内を昇降するピ
ストン８は、シリンダ６の内周面を摺動する円筒状の第
１ピストン部材３２と、この第１ピストン部材３２内に
摺動自在に嵌合された第２ピストン部材３４とを備えて
いる。この内側の第２ピストン部材３４の下方には、ピ
ストンロッド３６が一体的に設けられており、このピス
トンロッド３６が回転テーブル２に固定された筒状ガイ
ド部材３８内に摺動自在に支持されて、回転テーブル２
の下方へ延びている。内側の第２ピストン部材３４およ
びその下部に一体的に設けられたピストンロッド３６の
内部には、軸心を通る孔４０が形成されており、この軸
孔４０の上端（シリンダ室１２側開口部）が大径になっ
ている。この軸孔４０の大径の開口部内には、ほぼ環状
の取付け部材４２が固定されている。軸孔４０の開口部
および環状取付け部材４２の内部穴は、上記シリンダ室
１２側すなわち上方側に向けて拡大する傾斜面が形成さ
れている。環状取付け部材４２の内部穴および上記第２
ピストン部材３４とピストンロッド３６の軸孔４０内に
は、上端に逆円錐形の弁体４４ａが形成された弁開放用
ロッド４４が相対的に昇降可能に挿通されている。この
逆円錐形の弁体４４ａの外周面は、上記取付け部材４２
の傾斜面４２ａと一致する傾斜を有しており、その外周
に嵌着されたＯリング４６を介して、取付け部材４２の
傾斜面４２ａに着座するようになっており、これら取付
け部材４２の傾斜面４２ａと逆円錐形の弁体４４ａとに
よってドレンバルブ４８が構成されている。

【００１６】充填液が導入されるシリンダ室１２の内面
にはダイアフラム５０が装着されている。シリンダ６の
上端にはフランジ６ａが形成され、上記吸入バルブ１４
および吐出バルブ１６から成る切換弁装置２０が設けら
れているバルブブロック１０の下端部にも同様のフラン
ジ１０ａが設けられており、これら両フランジ６ａ，１
０ａ間に、上記ダイアフラム５０の外周縁部５０ａが挾
持固定されている。また、ダイアフラム５０の内周縁部
５０ｂは、上記第２のピストン部材３４とその内側に固
定された環状の取付け部材４２との間に挾持固定されて
いる。両端部５０ａ，５０ｂが固定されてシリンダ室１
２内に配置されたダイアフラム５０は、充填液が導入さ
れるシリンダ室１２内側から常時加圧されているので、
シリンダ６の内周面と、第１ピストン部材３２および第
２ピストン部材３４のシリンダ室１２側端面とに、隙間
がなくしかも弛みもない状態で密着して背面側を支持さ
れている。従って、シリンダ６と第１ピストン部材３２
との間の摺動部および第１ピストン部材３２と第２ピス
トン部材３４との間の摺動部には、シリンダ室１２内に
導入される充填液が直接接触しないようになっている。

【００１７】上記第２ピストン部材３４のピストンロッ
ド３６は、下端部が駆動手段５２に連結されて昇降され
るようになっている。駆動手段５２としては種々の構成
のものを用いることができるが、この実施例では、回転
テーブル２の下方を、傾斜した状態でこのテーブル２と
ともに回転する円盤５４と、この傾斜円盤５４の外周と
ピストンロッド３６の下端とを連結するリンク５６とか
ら成る駆動手段５２を用いている。

【００１８】第２ピストン部材３４と一体のピストンロ
ッド３６の外面には第１のラック６２が形成され、ピス
トンロッド３６の昇降を案内する筒状ガイド部材３８に
回転自在に支持された第１のピニオン６４に噛合ってい
る。一方、筒状の第１ピストン部材３２の内面には第２
のラック６６が固定され、上記筒状ガイド部材３８に別
の軸を介して回転自在に支持されている第２のピニオン
６８が噛合っている。この第２のピニオン６８が支持さ
れている軸と同一の支持軸上に、この第２のピニオン６
８よりも大径の第３のピニオン７０が設けられて、これ
ら第２および第３のピニオン６８，７０が一体的に回転
するようになっており、この第３のピニオン７０が上記
第１のピニオン６４に噛合っている。従って、上記ピス
トンロッド３６および第２ピストン部材３４が昇降つま
り軸方向に移動すると、このピストンロッド３６に形成
された第１のラック６２に噛合う第１のピニオン６４が
回転し、この回転が第３のピニオン７０に伝達され、第
３のピニオン７０と一体回転する第２のピニオン６８が
回転し、さらに、この第２のピニオン６８と噛合う第２
のラック６６が上記第１のラック６２と同方向に直線移
動する。また、これら各ピニオン６４，６８，７０は、
第１のラック６２のストローク量に対して第２のラック
６６が１／２の距離だけストロークするようにギア比が
設定されている。

【００１９】上記ピストン８内には、シリンダ室１２内
を洗浄するための洗浄機構が設けられている。この洗浄
機構は、第２ピストン部材３４内に昇降可能に配置され
た弁体４４ａおよび通常の充填作業時にこの弁体４４ａ
が着座する取付け部材４２の傾斜面４２ａとから成るド
レンバルブ４８と、洗浄時に弁開放用ロッド４４および
弁体４４ａを上昇させることにより弁座（傾斜面４２
ａ）から離座させてこのドレンバルブ４８を開放するバ
ルブ開放カム７２と、ピストンロッド３６の下部に開口
され、ピストンロッド３６の軸孔４０内面と弁体４４ａ
を昇降させるロッド４４の外面との間の通路７４を外部
に連通する排出口７６と、この排出口７６の回転移動す
る経路の周囲に配置され、排出口７６から排出された洗
浄液を受ける洗浄液回収用樋７８とを備えている。上記
バルブ開放カム７２は、図２に示すように、エアシリン
ダ８０によって昇降可能になっており、通常の充填作業
を行なう場合には、ドレンバルブ４８の弁開放用ロッド
４４の下端に取付けたカムフォロア８２が当接しない位
置に下降させておき、洗浄を行なう際には、このエアシ
リンダ８０を作動させて、回転移動してきたカムフォロ
ア８２が係合してドレンバルブ４８の弁開放用ロッド４
４を上昇させる高さまで上昇させる。

【００２０】以上の構成に係るピストン式定量充填機の
作動について説明する。容器２２内への充填作業を行な
う場合には、先ず、容器台２６上に容器２２が供給さ
れ、この容器台２６の上昇によって容器２２内に充填ノ
ズル２４が挿入されると、切換コック１８によって切換
弁装置２０を切換えて吸入バルブ１４を開放するととも
に吐出バルブ１６を閉じた状態にして、ピストン８の内
側の第２ピストン部材３４を下降させる。それによっ
て、シリンダ室１２内に充填液タンクから充填液が吸引
される。

【００２１】次に、切換弁装置４８を切換えて吸入バル
ブ１４を閉じるとともに吐出バルブ１６を開放した状態
にして、内側の第２ピストン部材３４を上昇させる。こ
の第２のピストン部材３４には第１のラック６２が形成
されて第１のピニオン６４に噛合っており、さらにこの
第１のピニオン６４が第３のピニオン７０に噛合って回
転を伝達する。そして、第３のピニオン７０と一体的に
回転する第２のピニオン６８が筒状の第１ピストン部材
３２に固定された第２のラック６６に噛合っているの
で、筒状の第１ピストン部材３２も上昇する。これら各
ピニオン６４，６８，７０は第１のラック６２の移動量
に対して第２のラック６６が１／２の距離だけストロー
クするようにギア比が設定されているので、内側の第２
のピストン部材３４が高さＨだけストロークして上死点
Ｔに達した時には、外側の第１ピストン部材３２は、高
さＨ／２だけストロークして図４に示す状態になる。上
述したように第１および第２の両ピストン部材３２，３
４が下死点Ｂにあるとき（図３の位置）に、ダイアフラ
ム５０はシリンダ６の内面と、第１および第２のピスト
ン部材３２，３４の上端面に密着した状態であり、しか
も、第２のピストン部材３４が上方へストロークするこ
とによりダイアフラム５０が折返される高さは常にスト
ローク量の１／２の関係にあることは明らかであるか
ら、第１ピストン部材３２を第２のピストン部材３４の
１／２のストロークになるように設定すれば、このダイ
アフラム５０は、第２のピストン部材３４がストローク
した場合に常に第１ピストン部材３２によってバックア
ップされる。従って、シリンダ室１２内の圧力変動の影
響を受けてダイアフラム５０が変形してしまうことがな
く、充填する液量を正確に計量することができる。

【００２２】また、上記構成の充填機を洗浄する場合に
は、エアシリンダ８０によってドレンバルブ開放カム７
２を上昇させる。この状態で回転テーブル２が回転する
と、ピストンロッド３６内を貫通する弁開放用ロッド４
４の下端に取付けられているカムフォロア８２が、上記
バルブ開放カム７２の位置に達して、このカム７２に係
合して上昇される。すると、上記弁開放用ロッド４４が
上昇し、その上端に設けられた逆円錐状の弁体４４ａが
取付け部材４２の傾斜面４２ａから離座して、シリンダ
室１２内を、ピストンロッド３６の軸孔４０の内面と弁
開放用ロッド４４の外面との間の通路７４および排出口
７６を介して外部に連通する。このようにしてドレンバ
ルブ４８を開放して洗浄液を流すことにより、シリンダ
装置４内を容易に洗浄することができる。特に、シリン
ダ６と第１ピストン部材３２との摺動部および第１ピス
トン部材３２と第２のピストン部材３４との摺動部は、
いずれもダイアフラム５０によってシリンダ室１２内と
遮断されており、充填液が接触することがないので、こ
れら摺動部を洗浄する必要がなく洗浄が極めて容易であ
る。

【００２３】なお、上記ピストンロッド３６を駆動する
手段、ドレンバルブ４８を開放する手段等は図示のもの
に限られるものではなく、その他の手段を用いることも
できる。また、第２ピストン部材３４と第１ピストン部
材３２とを連動させる構成も上記構成に限定されず、第
２ピストン部材３４が移動してダイアフラム５０が折返
される際にこれを支持する第１ピストン部材３２が、第
２ピストン部材３４の１／２の比率でストロークしうる
ものであればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ピ
ストン式定量充填機のピストンを、シリンダの内面を摺
動する第１ピストン部材と、この第１ピストン部材内を
摺動する第２ピストン部材とから構成するとともに、シ
リンダ室内にダイアフラムを配設して、その一端をシリ
ンダの壁面に固定し、他端を、内側の第２ピストン部材
のシリンダ室側の端面に固定して、このダイアフラムを
シリンダ内面とピストンの端面に密着させるようにし、
かつ、上記第２ピストン部材のストロークに対して第１
ピストン部材を常に１／２だけストロークさせるように
したので、ピストンがストロークしてダイアフラムが折
返された場合にも、このダイアフラムは常にピストンに
よってバックアップされており、ダイアフラムが内圧の
影響を受けて伸縮することがなく、充填液の正確な計量
が可能である。

【００２５】また、第２ピストン部材の、ダイアフラム
が固定された位置よりも内周側に、シリンダ室内を外部
に連通可能なバルブを設けたことにより、シリンダと第
１および第２のピストン部材間の摺動部を、ダイアフラ
ムによって充填液が吸引されるシリンダ室内と隔離し、
第２ピストン部材内に設けたドレンバルブを介して洗浄
することにしたので、ピストン式定量充填機の洗浄を極
めて容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るピストン式定量充填機
の要部の縦断面図である。

【図２】上記ピストン式定量充填機のピストンの駆動手
段および洗浄機構のカムを示す正面図である。

【図３】上記ピストン式定量充填機のシリンダ装置を拡
大して示す縦断面図である。

【図４】図３に示すシリンダ装置の作動状態を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

６ シリンダ ８ ピストン ２０ 切換弁 ２２ 容器 ２４ 充填ノズル ３２ 第１ピストン部材 ３４ 第２ピストン部材 ４８ バルブ（ドレンバルブ） ５０ ダイアフラム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填液を貯留する充填液タンクと、容器
   内に上記液を充填する充填ノズルと、ピストンの進退動
   により、上記充填液タンク内の液を所定量吸引し、上記
   充填ノズルへ送出するシリンダと、上記充填液タンクと
   シリンダとの間およびシリンダと充填ノズルとの間を交
   互に連通遮断する切換弁とを備えたピストン式定量充填
   機において、上記ピストンを、シリンダの内壁を摺動可
   能な筒状の第１ピストン部材と、この第１ピストン部材
   内を摺動可能な第２ピストン部材とから構成し、かつ、
   上記シリンダの室内にダイアフラムを配設して一端をシ
   リンダ側に他端を第２ピストン部材に固定して、シリン
   ダの内周壁と両ピストン部材とによってこのダイアフラ
   ムの背面を支持するとともに、第１ピストン部材を第２
   ピストン部材のストローク距離に対して１／２の距離ス
   トロークさせるようにしたことを特徴とするピストン式
   定量充填機。
2. 【請求項２】 上記第２ピストン部材のダイアフラムが
   固定されている位置よりも内周側に、シリンダ室内を外
   部に連通可能なバルブを設けたことを特徴とする請求項
   １に記載のピストン式定量充填機。