JPS6246435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカツプに液体を重力の作用により定量
充填するいわゆるグラビテイ充填シール機に於
て、大容量を一度に精度よく充填するのに適した
充填ヘツド及びその充填ヘツドを用いた充填装置
に関する。

従来からグラビテイ充填機の充填は、充填時間
をタイマーで設定したり、電磁弁で液をオフ、オ
ン制御したりするものがあるが充填ノズルからの
液のボタ落があつたりして充填精度が出ない欠点
がある。又短時間に大容量で精度よく充填するも
のに、多ヘツド充填装置を備えたロータリー式の
充填装置があるが大掛りになるため高価になる欠
点があつた。その上高温下での充填ではサクシヨ
ンポンプにおいて気泡が混入する問題があつた。

本発明の第１の目的は液体用充填ヘツドにおい
て液体のぼた落ちおよび液体の飛びはねをなくす
ことである。

本発明の第２の目的は、液体用充填装置におい
て、液体のぼた落ちをなくししかも短時間に比較
的大容量の高温液体を精度よく充填できるように
することにある。

本発明は、供給口を介して内部に液体が入れら
れるようになつた中空のヘツド本体の下部に中空
のノズル本体を設け、該ノズル本体内には第１及
び第２の弁を直列に並べて設けた液体充填用充填
ヘツドにおいて、該ヘツド本体および該ノズル本
体内に弁棒を上下動可能に設け、該第１の弁をノ
ズル本体の内周に形成された第１の弁座と該弁棒
に移動可能に案内された第１の弁体とで構成し、
該第２の弁をノズル本体の下端に形成された第２
の弁座と該弁棒の下端に固定された第２弁体とで
構成し、該第１の弁体と該第２の弁体との間に常
時第１の弁体を上方に弾圧させるばねを設け、該
第１の弁体と該第２の弁体との間の間隔および該
第１の弁座と該第２の弁座との間の間隔を、第１
の弁体が第１の弁座に係合するとほぼ同時に又は
わずか後に、第２の弁体が第２の弁座に係合する
ように構成している。

上記構成の充填ヘツドでは、該第１の弁体がば
ねにより常時上方に弾圧されているため、液体充
填開始の場合には該弁棒を下降させると、まず該
第２の弁体が該第２の弁座から離れて第２の弁が
開き、それと同時かわずかに遅れて該第１の弁体
が、該第１の弁座から離れて該第１の弁が開く。
液体充填完了後該弁棒を上昇させると、まず第１
の弁体が第１の弁座に係合して第１の弁が閉じ、
それとほぼ同時又はわずかに遅れて第２の弁体が
第２の弁座と係合して第２の弁が閉じる。このよ
うに液体充填完了後において、第１の弁が閉弁す
るとほぼ同時に又はわずか後に第２の弁が閉弁す
るので、ノズル本体内面に付着した液体が滴下す
ることがなくなる。

本発明による充填装置は供給口を介して内部に
液体が入れられるようになつた中空のヘツド本体
の下部に中空のノズル本体を設け、該ノズル本体
内には第１及び第２の弁を直列に並べて設けた液
体充填用充填ヘツドのそれら二つの弁を弁棒によ
りほぼ同時に開閉動作できるようにし、該弁棒を
流体式作動装置で動作させるようにし、該作動装
置にはメカニカルバルブにより流体の供給開始及
び停止を行なう流体回路を接続し、該メカニカル
バルブを充填シール機の信号によつて動作するク
ラツチブレーキ付減速機により駆動されかつ定位
置停止手段により停止されるカムにより動作させ
るように構成されている。

上記構成の充填装置は充填ヘツドの開閉動作を
行なう流体作動装置の動作をクラツチブレーキ付
減速機により駆動されかつ定位置停止手段により
停止されるカムにより開閉動作されるメカニカル
バルブで制御するので、前記液だれ防止効果と併
せて高温の液体でも高速で精度よく（正確な流量
で）充填できる。

以下図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図において本実施例の充填装置の全体が示
されている。の充填装置１は充填ヘツド２と、充
填ヘツド２にフレキシブルパイプ５を介して接続
された公知の構造の充填液供給ホツパ６と、充填
ノズルの流体作動装置すなわち空気圧シリンダに
接続された流体圧回路７と、流体圧回路に設けら
れたメカニカルバルブの動作を制御する制御装置
８である。

第２図ないし第５図において、充填ヘツド２は
上部に入口２１が形成された中空円筒状の本体２
０と、その本体２０の下部に取り付けられた充填
ノズル３０と、本体２０の上部に取り付けられた
流体作動装置（以下エアシリンダ）４０とで構成
されている。

本体２０内にはエアシリンダ４０の動作を充填
ノズル内に設けられた後述の弁に伝えるロツド２
２が設けられている。このロツド２２は本体内に
設けられた一対のガイド２３及び２４により軸方
向に移動可能に案内されている。ガイド２４には
充填液が通る通孔２４０が貫通形成されている。
本体２０内の室２５内には入口２１を介して充填
液が送られるようになつている。

充填ノズル３０は、本体２０の下部に形成され
たねじ２６に螺合されるコネクタリング２７によ
り、本体下端に取外し可能に取り付けられるノズ
ル本体３１と、ノズル本体３１内に軸方向に隔て
て直列に並べて設けられた第１及び第２の弁３２
及び３３と、本体内に設けられたガイド３４に軸
方向に移動可能に案内されている弁棒３５とを有
している。弁棒３５はガイド３４と弁棒の上端に
固定されたばね受３６との間に設けられたばね３
７により常に上方に弾圧されている。

第１の弁３２は液止め弁を構成していて、ノズ
ル本体３１の内側の内周に形成された弁座３２１
とノズル本体３１内に設けられかつ弁棒に移動可
能に案内された弁体３２２とを有している。弁体
３２２の円錐面３２３には弁座３２１と密接する
Ｏリングシール３２４が設けられている。第２の
弁３３は液だれ防止弁を成していて、ノズル本体
３１の下端内周に形成された弁座３３１と弁棒３
５の下端に固定された弁体３３２とを有してい
る。この第２の弁は弁体の円錐面３３３が弁座３
３１の円錐内面と直接係合して液だれを防止して
いる。弁体３２２と３３２との間にはばね３３５
が設けられ、弁体３２２の上端が弁棒に固定され
たストツパ３８に当接するように弁体３２２を弾
圧している。弁棒３５の外周には弁体３２２と弁
棒との間から液漏れを防止するシール部材３９
ａ，３９ｂが設けられている。

エアシリンダ４０は本体２０の上端に接続部材
２８を介して取外し可能に取り付けられるように
なつているシリンダ本体４１と、シリンダ本体４
１内に移動可能に設けられたピストン４２と、ピ
ストン４２に固定されかつシリンダ本体を軸方向
に貫通して伸びているピストンロツド４３と、シ
リンダ室４４ｂ内に設けられているピストン４２
及びピストンロツド４３を上端位置に弾圧してい
るばね４５とを有している。ピストンロツド４３
の上端（シリンダ本体の外部に突出している）の
ねじ４３０には一対のストローク調整ねじ４６
ａ，４６ｂが螺合されている。ピストンロツドの
下端はコネクタ４９を介してロツド２２の上端に
接続されている。

上記充填ヘツドにおいてエアシリンダ４０の室
４４ａ内に空気圧が供給されていないときピスト
ン４２及びピストンロツド４３はばね４５及び
（又は）室４４ｂ内に作用する空気圧により上昇
され、したがつてロツド２２も上昇される。した
がつて本体３２２のＯリングシール３２４は弁座
３２１に係合かつ弁体３３２の円錐外面３３３は
弁座３３１と密封係合し、第１及び第２の弁は閉
弁している。

次に給排ポート４８ａから室４４ａに所定の空
気圧を供給するとピストン４２及びピストンロツ
ド４３が降下してロツド２２を介して弁棒３５を
押し下げ、弁体３３２，３２２を押し下げて第１
及び第２の弁を開弁する。

なおピストンが上昇位置にあるとき、ピスト
ン、ピストンロツド等により弁棒の上昇が妨げら
れて弁体３３２が弁座３３１から離れてしまうの
を防止するためにロツドの下端と弁棒の上端とが
わずかに離れるようになつている。また弁体３２
２のＯリングシール３２４と弁座とが完全に係合
しなくなるのを防止するためストツパ３８の下面
と弁棒の上端面（ストツパに当る面）とわずかに
離れるようになつている。

充填液供給ホツパ６は液面制御装置によつて常
時一定の液面の高さが保たれるようにされた公知
の構造のものであるから、構造及び動作の詳細な
説明は省略する。

空気圧供給回路７は、エアシリンダの給排ポー
ト４８ａと空気圧源７０との間で導管７１により
直列に接続されたそれぞれ公知の構造の速度制御
装置７２、電磁弁７３、メカニカルバルブ７４及
び減圧弁７５と、給排ポート４８ｂと空気圧源７
０との間で導管７６により接続された速度制御装
置７７及び減圧弁７８とを有している。

電磁弁７３はコンベアで移送される充填容器ｒ
の有無の信号を受けて動作するようになつてい
て、コンベア上で容器ｒが送られているときはい
つも開弁状態にあり、容器が送られて来なくなる
と閉弁状態になる。

メカニカルバルブは弁棒７４１を機械式に動作
させることによつて開閉する。

減圧弁７５は空気圧源７０の空気圧を約4.5
Kg／cm²に減圧し、減圧弁７８は約1.5Kg／cm²に減
圧するようになつている。

制御装置８は、減速機８０と、減速機の入力軸
８０１に接続された公知の構造のクラツチブレー
キ８１と、クラツチブレーキ８１にはチエーン或
はタイミングベルト等により連結されたモータ８
２と、減速機８０の出力軸８０２にチエーン８４
を介して接続されていて減速機を介して回転され
るカム軸８５と、カム軸８５に固定されたカム８
６とを有している。

カム軸８５にはカム８６の輪郭曲線と一定の位
置関係をもたせて位置表示板８７が固定され、そ
の位置表示板を例えば光電式又は磁気式の近接ス
イツチ８８により位置表示板を検出しその検出信
号を発するようになつている。

クラツチブレーキ８１は充填シール機から充填
信号を受けて係合し、モータの回転を変速機の入
力軸８０１に伝え、かつ近接スイツチ８８から送
られる表示板の位置信号したがつてカム軸の位置
信号により離脱しモータによる入力軸の回転を停
止するようになつている。

メカニカルバルブ７４は、弁棒７４１の先端が
カムの外周と係合するようになつていて、そのカ
ムにより切換動作されるようになつている。

次に充填装置の動作について説明する。

モータ８２は常時一定の速度で回転されてい
る。そして充填シール機から充填信号がクラツチ
ブレーキ８１に送られるとそのクラツチブレーキ
８１が係合して減速機の入力軸８０１が回転し始
め減速機を介してカム軸８５及びカム８６が回転
し始める。そしてそのカムによりメカニカルバル
ブ７４の弁棒７４１が押されると開弁し、エアシ
リンダ４０の入力ポート４８ａに空気圧が供給さ
れる。したがつてピストン４２、ピストンロツド
４３が降下して、ロツドを介して弁棒３５を押し
下げ、第１及び第２の弁を開弁し、充填液を容器
ｒ内への液の充填が開始する。

カムが一定時間（角度）回転して弁棒７４１の
押圧が解除されるとメカニカルバルブ７４切り換
り、エアシリンダ４０の給排ポート４８ａへの空
気圧の供給が停止する。したがつてピストン４２
及びピストンロツド４３はばね及び（又は）室４
４ｂ内の圧力により上昇し、ロツド２２も上昇す
る。このため弁棒３５はばね３７の作用により上
昇し、まず第１の弁３２が閉弁し、続いて第２の
弁すなわち液だれ防止弁が閉じる。したがつてノ
ズル本体内面に付着した液がたれて落ちるのを防
止できる。また閉弁の際閉まる直前に通路がせば
まり流体が勢いよく飛び散るが円筒内であるから
外に飛びはねることはない。

以下同様にして充填動作をくり返し行ない、容
器ｒ内に一定量の液を充填する。

上記実施例の充填装置ではクラツチブレーキと
カムとの組合せによりクラツチブレーキの応答速
度係合のばらつきを避け、完全に正確に動作する
範囲内でメカニカルバルブが動作するようにカム
による動作位置を設定するので充填ヘツドの二つ
の弁の開弁時間したがつて充填時間を正確に設定
でき、充填精度を高く（実験では±１％以内）で
きる。

しかも吸入ポンプ式ではないから気泡の混入が
なく、比較的大容器の充填を精度良くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液体用充填装置の概略構
成図、第２図は充填ヘツドの断面図、第３図は充
填ヘツドの充填ノズルの拡大断面図、第４図は第
１の弁の弁体の斜視図、第５図は第２の弁体の斜
視図、第６図は流体作動装置の断面図、第７図は
クラツチブレーキの動作と充填時間との関係を示
す図である。 １：充填装置、２：充填ヘツド、２０：本体、
３０：充填ノズル、３１：ノズル本体、３２：第
１の弁、３３：第２の弁、４０：流体作動装置、
６：供給ホツパ、７：流体回路、８：制御装置、
８０：減速機、８１：クラツチブレーキ、８６：
カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給口を介して内部に液体が入れられるよう
   になつた中空のヘツド本体の下部に中空のノズル
   本体を設け、該ノズル本体内には第１及び第２の
   弁を直列に並べて設けた液体充填用充填ヘツドに
   おいて、該ヘツド本体および該ノズル本体内に弁
   棒を上下動可能に設け、該第１の弁をノズル本体
   の内周に形成された第１の弁座と該弁棒に移動可
   能に案内された第１の弁体とで構成し、該第２の
   弁をノズル本体の下端に形成された第２の弁座と
   該弁棒の下端に固定された第２弁体とで構成し、
   該第１の弁体と該第２の弁体との間に常時第１の
   弁体を上方に弾圧させるばねを設け、該第１の弁
   体と該第２の弁体との間の間隔および該第１の弁
   座と該第２の弁座との間の間隔を、第１の弁体が
   第１の弁座に係合するとほぼ同時に又はわずか後
   に、第２の弁体が第２の弁座に係合するように決
   定したことを特徴とする液体充填用充填ヘツド。 ２ 供給口を介して内部に液体が入れられるよう
   になつた中空のヘツド本体内に第１及び第２の弁
   を直列に並べて設けた液体充填用充填ヘツドの、
   それら二つの弁を弁棒によりほぼ同時に開閉動作
   できるようにし、該弁棒を流体式作動装置で動作
   させるようにし、該作動装置にはメカニカルバル
   ブにより流体の供給開始及び停止を行なう流体回
   路を接続し、該メカニカルバルブを充填シール機
   の信号によつて動作するクラツチブレーキ付減速
   機により駆動されかつ定位置停止手段により停止
   されるカムにより動作させることを特徴とした充
   填装置。