JPS63307093A - 液体充填方法 - 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、−上面に開口部を備えた容器に各種液状食品
等を充填するための液体充填方法に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 従来の一般的な液体充填方法は、液体充填作業位置に載
置した容器の開口部に充填管の下端開口部を接続し、当
該充填管から前記容器内に液体を充填する方法であった
。このような充填方法では、充填初期に充填管から容器
高さ程度の距離を液体が自由落下することになり、充填
満量間際までその液体自由落下距離が充分小さくならな
い、従って液体によっては、前記自由落下時の空気の取
り込み量が多（なり、不当に泡立つことになるので、泡
立ちを避けなければならない液体の充填には活用するこ
とが出来なかった。

そこで充填管を容器の開口部から容器内底面近傍位置ま
で挿入し、充填に伴って充填管を容器内から抜き取るよ
うに移動させる充填方法も考えられたが、充填流量や充
填管の移動速度が一定であったため、充填重量計測系に
与える悪影響や充填液体の泡立ち、或いは充填満量時の
開口部からの液体の吹き出し等を防止しながら、能率良
く充填することが出来なかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し得る液体充
填方法を徒案するものであって、その特徴は、液体充填
作業位置に於いて、容器と当該容器の上面に設けられて
いる開口部の真上に位置する垂直な充填管とを上下方向
に相対接近移動さセで、前記充填管を前記容器の開口部
から容器内に進入させ、充填管の下端吐出口が容器内底
面近傍に到達すれば、容器と充填管との上下方向相対位
置を変えないで小流量による低速充填を開始し、次に液
面が充填管の下端吐出口近傍に保たれるように、容器と
充填管とを上下方向に相対離間移動させながら大流量で
充填する高速充填に切り換え、充填満量になる前に再び
容器と充填管との上下方向相対位置を変えないで小流量
による低速充填に戻し、このまま充填満量まで充填する
点にある（実施例） 以下に本発明方法を実施するのに好適な充填装置を添付
の例示図に基づいて説明する。

第１図〜第３図に於いて、１は容器搬送用コンベヤであ
って、モーター２により回転駆動される駆動歯輪３とテ
ークアツプ用遊転歯輪４との間に掛張された左右一対の
コンペヤチェン５ａ、５ｂ、当該チェ７５ａ、５ｂの上
側往行経路部を支持案内するチェノガイドレール６、及
びｆｆｆｆ記チェンＳａ、５ｂの下側復行経路部を支持
案内するチェノガイドレール７から構成されている。前
記チェノ５ａ、５ｂとしては、容器底面と円滑に相対摺
接し得るプラスティック製の平滑な荷受表面を各チェン
リンクに有するものが好ましい。

８は前記容器搬送用コンベヤ１による容器搬送経路中に
設定された液体充填作業位置であって、前記コンペヤチ
ェン５ａ、５ｂを間に挟むように配設された左右一対の
昇降台９ａ、９ｂと、前記コンペヤチェン５ａ、５ｂの
中間に配設された昇降自在なストッパー１０とを備えて
いる。１１は前記液体充填位置８の上方所定位置に配設
された垂直な充填管であり、固定配管１２を介して液体
圧送用ポンプ１３の吐出部に連通せしめられている。１
４はポンプ１３を駆動する可変速モーターである。

１５は前記容器搬送用コンベヤ１による容器搬送経路の
始端部と前記液体充填作業位置８との間に配設されたコ
ンベヤ上容器の持ち上げ手段であって、前記コンペヤチ
ェン５ａ、５ｂを間に挟むように配設された左右両側の
ストック台１６ａ。

１６ｂと、前記コンペヤチェン５ａ、５ｂの中間に配設
されたスト、り台１６Ｃ１及びこれらストック台１６ａ
〜１６ｃの昇降駆動手段１７から構成されている。第２
図〜第４図に示すように、前記ス）７り台１６ａ〜１６
ｃは上面が同一平面上に位置するように両端近傍位置で
連結部材１８ａ、１８ｂにより互いに連結一体化されて
いる。前記昇降駆動手段１７は、前記両側ストック台１
６ａ、１６ｂの両端近傍位置に連結され且つ昇降ガイド
ロンド１９を介して昇降のみ可能に支持された昇降部材
２０ａ、２０ｂと、これら両昇降部材２０ａ、２０ｂを
各別に昇降駆動するシリンダーユニット２１ａ、２’ｌ
ｂとから構成されている。

このシリンダーユニット２１ａ、２１ｂにより各ストッ
ク台１６ａ〜１６ｃが下降限位置まで下降せしめられて
いる状態では、これらストック台１６３〜１６ｃの上面
は前記コンペヤチェン５ａ。

５ｂの表面（容器受は面）よりも低位置にある。

２２は前記液体充填作業位置８の上手側適当長さ頭載に
配設された持ち上げ容器後退手段であって、前記コンベ
ヤ上容器の持ち上げ手段１５に於ける中央ストック台１
６ｃに、容器搬送経路方向に往復移動自在に支持された
ランクギヤ２３と、前記中央ストック台１６ｃの底面に
取り付けられ且つ前記ランクギヤ２３に連結されたラッ
クギヤ駆動用シリンダーユニット２４とから構成される
いる。前記ランクギヤ２３は、前記ストック台１６ｃよ
りも歯部が上側に突出するように支持されているが、第
４図に示すようにストック台１６ａ〜１６ｃが下降限位
置にあるとき、前記ラックギヤ２３の歯部はコンペヤチ
ェン５ａ、５ｂの表面（容器受は面）よりも低位置にあ
る。

２５ａ、２５ｂは、前記容器搬送用コンベヤ１による容
器搬送経路の始端部と前記液体充填作業位置８との間で
、前記容器搬送経路の左右両側に配設された容器ガイド
である。

前記昇降台９ａ、９ｂは、第３図及び第９図に示すよう
に四隅を昇降ガイドロッド２６によって昇降のみ可能に
支持された昇降基ｖｉ、２７上に支持されている重量計
測台（ロードセル）２８の上側に突設されている。前記
昇降基板２７の昇降駆動手段２９は、前記昇降基板２７
０前後両端中央部に固着の雌ねじ体３０に螺合貫通し且
つ上下両端、　　を定位置に支承された前後一対の回転
螺軸５１ａ、３１ｂ、これら再回転螺軸５１ａ、５１ｂ
の下端部に固着されたスパイラルギヤ３２ａ、３２ｂ、
両スパイラルギヤ３２ａ、３２ｂに各々咬合する一対の
スパイラルギヤ３３ａ、３３ｂを固着した駆動軸３４、
及びこの駆動軸３４を正逆任意の方向に任意速度で回転
駆動するパルスモータ−３５から構成されている。従っ
て、パルスモータ−３５により回転螺軸３１ａ、３１ｂ
を正転又は逆転駆動して昇降基板２７を上昇又は下降さ
せることにより、重量計測台（ロードセル）２８と共に
昇降台９ａ、９ｂを上昇又は下降させることが出来る。

そしてこのときの昇降台９ａ、９ｂの昇降速度は、パル
スモータ−３５の制？ｉｌにより自在に変化させること
が出来る。尚、前記昇降台９ａ。

９ｂの上端容器受は面には、左右横方向の容器位置決め
用ガイド３６ａ、３６ｂと、容器搬送方向側の位置決め
用ストッパー３７ａ、３７ｂとが突設されている。

前記ストッパー１０は、第７図及び第８図に示すように
位置調整手段３８によって容器搬送経路方向に位置調整
することが出来る。この位置調整手段３８は、前記容器
搬送経路と平行に架設されたスライドガイドロッド３９
に移動可能に支持され且つ当該スライドガイドロフト３
９と平行に支承された回転螺軸４０と螺嵌する移動台４
１を有し、前記ストッパー１０は、この移動台４１上に
昇降用シリンダーユニ７ト４２と昇降ガイドロッド４３
とを介して昇降自在に支持され、前記シリンダーユニッ
ト４２により下降限位置まで下降せしめられたとき、そ
の上端はコンペヤチェン５ａ、５ｂの上面（容器受は面
）よりも低位置となる、前記回転螺軸４０は、第２図に
も示すようにベベルギヤ４４を介して回転操作軸４５と
連動連結し、この回転操作軸４５の外端に固着された回
転用ハンドル４６を廻して回転螺軸４０を正逆任意の方
向に回転させることにより、移動台４１を介してストッ
パー１０の位置を容器搬送経路に沿って前後に位置調整
することが出来る。

尚、両コンペヤチェン５ａ、Ｓｂ間に架設された固定カ
バープレート４７には、前記ストッパー１０の前後移動
を許す開口部が設けられ、この開口部を下側からカバー
する可動カバープレート４８が前記移動台４１及びシリ
ンダーユニット４２等にブラケット４９を介して取り付
けられ、前記ストッパー１０はこの可動カバープレート
４８に設けられた開口部を昇降する。

第１図に示す前記充填管１１は、第１０図に示すように
、上端側部に固定配管１２を接続するための配管接続部
４９を備えた主管５ｏと、この主管５０の下端開口部を
開閉する昇降弁体５１、及び前記主管５０の上端に連結
され且つ主管５ｏ内を昇降する昇降ロフト５２を介して
前記昇降弁体５１を昇降駆動するシリンダーユニット５
３（第１図参照）から構成され、このシリンダーユニッ
ト５３により昇降ロッド５２を介して昇降弁体５１を下
降させたとき、第１１図に示すように主管５゜の下端円
錐面５０ａと前記昇降弁体５１の上側円錐面５１ａとの
間に下広がり円錐形の環状吐出口５４が形成される。昇
降弁体５１を上昇復帰させたとき、前記主管５０の下端
円錐面５０ａと前記昇降弁体５１の上側円錐面５１ａと
が互いに圧接して前記環状吐出口５４が閉じられる。尚
、この充填管１１は第１図に示すように前記シリンダー
ユニット５３及びブラケット５５を介して固定支柱５６
に垂直に取り付けられる。

次に上記の液体充填装置を使用した本発明の充填方法を
具体的に説明する。

液体充填容器（例えば市販の１８４ｉ罐）５７は、モー
ター２によって一定速度で駆動されている容器ｅ送用コ
ンベヤ１　（コンペヤチェン５ａ、５ｂ）の始端部上に
所定の向きで載置されることにより、液体充填作業位Ｘ
８に向かって一定速度で搬送される。このとき、コンベ
ヤ上容器の持ち上げ手段１５（ストック台１６ａ〜１６
ｃ）及び昇降台９ａ、９ｂは下降限位置にあって、コン
ペヤチェン５ａ、５ｂよりも低位置に没入しており、ス
トッパー１０は上昇限位置にあって、コンペヤチェン５
ａ、５ｂよりも上方に突出している。

第１２図に示すように容器搬送用コンベヤ１上の容器５
７は液体充填作業位置８に到達してストッパー１０に当
接し、停止する。このとき、当該容器５７の上面に設け
られている開口部５８の真上に前記充填管１１が位置す
るように、当該充填管１１が位置決めされている。後続
の容器５７は液体充填作業位置８で停止した容器５７の
後側面に接して停止する。

液体充填作業位置８には、ストッパー１０より適当距離
上手側で容器搬送用コンベヤ１の一側方に容器検出用セ
ンサー（充電スイッチ）３１が配設され、更に当該液体
充填作業位置８でス）７パー１０に当接して停止した容
器５７の上面開口部５８を、当該容器５７の上昇経路脇
から斜め下向きに検出する容器開口部検出用センサー（
光電スイッチ）３２が配設されている。

第１７図のフローチャートに示すように、前記センサー
３１がＯＩＩした後、容器５７がストッパー１０に当接
する迄の所要時間よりも若干長い設定時間Ｔ１が経過し
たとき、容器開口部検出用センサー３２がＯＮしておれ
ば、コンベヤ上容器持ち上げ手段１５の各ストック台１
６ａ〜１６ｃが昇降駆動手段１７のシリンダーユニット
２１ａ、２１ｂによりコンペヤチェン５ａ、５ｂよりも
高位置まで上昇せしめられ、続いて持ち上げ容器後退手
段２２のラックギヤ２３がシリンダーユニット２４によ
り一定ストローク後退移動せしめられる。

この結果、液体充填作業位置８より上手の容器搬送用コ
ンベヤ１上にある各容器５７が、第５図に示すようにス
トック台１６ａ〜１６ｃによって前記コンベヤ１上から
持ち上げられ、続いて前記ランクギヤ２３の後退移動に
より、このラックギヤ２３の谷部に嵌合した容器下側周
縁カーリング部５７ａを介して、当該容器５７が液体充
填作業位置８に対し上手方向へ若干後退移動せしめられ
る。従って、液体充填作業位置８より上手側の各容器５
７は容器搬送用コンベヤ１に接しない状態で待機し、且
つ第１２図に仮想線で示すように、液体充填作業位置８
で停止した容器５７に対し、その直後にある容器５７が
後方へ離間せしめられる。この後、第１７図に示すよう
に充填プログラムが実行されるが、宕し前記センサーＳ
２がＯＮしていなければ、液体充填作業位置８に到達し
た容器５７０開ロ部５８が所定位置に無いとして装置全
体に非常停止をかけ、必要に応じてブザーや非常灯等に
より警報することが出来る。

充填プログラムは第１８図のフローチャートに示すよう
に実行される。即ち、昇降駆動手段２９のパルスモータ
−３５により昇降台９ａ、９ｂが上昇せしめられ、液体
充填作業位Ｉ！８でストッパー１０に当接して停止した
容器５７がこの昇降台９ａ、９ｂに支持されて上昇移動
する。

容器５７の上昇に伴って充填管１１が当該容器５７の開
口部５８から相対的に当該容器５７内に下降進入する。

そして昇降台９ａ、９ｂが上昇限位置し１に到達して停
止したとき、第１３図に示すように充填管１１の下端が
容器５７内の底面から一定距ＨＤ（例えば５０鶴程度）
だけ上方に位置している。係る状態で第１１図に示すよ
うに充填管１１の昇降弁体５１が下降せしめられ、環状
吐出口５４が開かれると同時にポンプ１３が低速駆動さ
れ、充填すべき液体が充填管１１より容器５７内に低速
充填される。このとき充填管１１の下端環状吐出口５４
から吐出する液体は下床がり円錐形に拡散されるので、
低速充填と相俟って充填開始時に重量計測台２８の重量
計測機構にシラツクを与える恐れがなくなる。尚、スト
ッパー１０は、昇降台９ａ、９ｂが上昇駆動された後に
コンベヤ１下まで下降せしめられる。

低速充填時の液体流量と容器５７内空間の横断面積とか
ら容器５７内に充填される液体表面が充填管１１の下端
近傍に到達するまでの時間Ｔ２を演算して設定しておき
、この設定時間Ｔ２が経過すれば、昇降台９ａ、９ｂを
設定速度で下降させると同時にポンプ１３を低速駆動か
ら高速駆動に切り換え、液体の高速充填を開始させる。

この高速充填時の液体流量と昇降台９ａ、９ｂの下降速
度とは、容器５７内の液体表面が常に充填管１１の下端
近傍に保たれるように設定される。尚、前記のように充
填管１１からは液体が下広がり円錐形に拡散されるので
、上記高速充填中に於いても液面上に充填液体が落下す
るときに空気を取り込んで泡立つことが防止される。

上記のように高速充填されながら昇降台９ａ。

９ｂと共に下降する容器５７が、第１４図に示すように
充填管１１の下端部が容器開口部５８から抜は出る少し
前の位置まで下降したとき、卯ち昇降台９ａ、９ｂが予
め設定された制御位置し２まで下降したとき、昇降台９
ａ、９ｂの下降が停止せしめられると同時にポンプ１３
が高速駆動から低速駆動に切り換えられ、再び容器停止
状態での低速充填が行われる。上記の容器５７に対する
液体充填量は、昇降台９ａ、９ｂを介して当該容器５７
を支持している重量計測台２８によって自動的に重量換
算で計測されているので、この重量計測台２８による充
填液体計測重量が設定重量（容器５７に対する所定充填
量に対応する液体重量）に達して満量信号が出力された
とき、ポンプ１３が停止せしめられると同時に充填管１
１の下端環状吐出口５４が昇降弁体５１により閉じられ
、容器５７に対する液体の充填が終了する。尚、上記の
ように満量少し前から満量までは低速充填に切り換える
ことにより、慣性重量によって重量計測誤差が生じるこ
と、及び開口部５８より充填液体が吹き出すことを防止
出来る。

次にｔ４？ｉ位１１ｆＬ２で停止していた昇降台９ａ。

９ｂが再び下降駆動され、第１５図に示すように昇降台
９ａ、９ｂ上の容器５７の底面が容器搬送用コンベヤ１
に乗り移る少し前の制御位置し３に昇降台９ａ、９ｂが
到達すれば、昇降台９ａ、９ｂの下降駆動速度が低速に
切り換えられ、昇降台９ａ、９ｂ上の液体充填済み容器
５７が容器搬送用コンベヤ１　（コンペヤチェン５ａ、
５ｂ）上に緩゛やかに降ろされる。そして昇降台９ａ、
９ｂが前記コンベヤ１よりも若干低位置の下降限位置し
４に到達して停止することにより、一連の充填プログラ
ムが完了する。

上記のように容器搬送用コンベヤ１上に降ろされた液体
充填済み容器５７は、当該コンベヤ１により液体充填作
業位置８から搬出される。そしてこの容器５７が第１６
図に示すように前記コンベヤ１の終端位置５９に到達し
、当該コンベヤ１の一側方に配設されている容器検出用
センサー（光電スイッチ）３３がＯＮすれば、第１６図
及び第１７図のフローチャートに示すようにストッパー
１０が上昇限位置まで上昇せしめられ、続いてコンベヤ
上容器持ち上げ手段１５のストック台１６ａ〜１６Ｃが
コンベヤ１下の下降限位置まで下降せしめられる。

この結果、前記ストック台１６ａ〜１６ｃによって持ち
上げられていた各容器５７が容器搬送用コンベヤ１　（
コンペヤチェン５ａ、５ｂ）上に降ろされ、当該コンベ
ヤ１によって液体充填作業位置８に向かって搬送される
。尚、コンベヤ１の終端位置５９まで搬送された液体充
填済み容器５７は、図示省略しているが当該コンベヤ１
に接続される次段のコンベヤ上に乗り移らせて引き続き
搬送することが出来る。

尚、使用する容器５７の規格、即ち容器５７の大きさや
形状、開口部５８の位置等が変わるときは、これらの条
件に合わせてストッパー１０の位置、充填管１１の水平
面上での位置及び高さ、センサー３１．３２の位！、設
定時間ＴＩ、Ｔ２、昇降台９ａ、９ｂの上昇限位置Ｌｌ
及び制御位置Ｌ２等を変更調整することにより、各種の
容器に対して上記と同様に液体の充填が可能である。

又、上記実施例では充填管を固定して容器を昇降させる
ようにしたが、この逆に、容器を固定して充填管を昇降
させるように構成した充填装置を利用して本発明方法を
実施することも可能である（発明の作用及び効果） 以上のように実施し得る本発明の液体充填容器によれば
、充填開始時には、充填管の下端吐出口が容器内底面近
傍に位置する状態で、容器と充填管との上下方向相対位
置を変えないで小流量による低速充填を行うので、充填
開始時に充填ＭＭ計計測定ショックを与える恐れがな（
なる０次に液面が充填管の下端吐出口近傍に保たれるよ
うに、容器と充填管とを上下方向に相対離間移動させな
がら大流量で充填する高速充填に切り換えるのであるか
ら、充填満量まで小流量による低速充填を行う場合と比
較して能率良く充填することが出来、しかも充填管から
液面上まで充填液体が自由落下する距離を充分小さくし
又は無くすことが出来るので、大流量による高速充填を
行いながら充填液体の泡立ちを効果的に抑制することが
出来る。

そして充填満量になる前に再び容器と充填管との上下方
向相対位置を変えないで小流量による低速充填に戻し、
このまま充填満量まで充填するのであるから、充填液体
の慣性重量によって充填重量計測系に誤差が生じること
を防止出来ると共に、充填液体が容器の開口部から吹き
出すことも防止出来る。

このように本発明方法によれば、泡立ち易い液体であっ
ても泡立たせたり容器開口部から吹き出させることなく
、しかも能率良く且つ正確に所定量を充填することが出
来るのである。特に実施例にも示したように、充填管の
下端吐出口から液体を上広がり円錐状に吐出させて前記
充填を行うことにより、前記効果を一層顕著に発揮させ
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置全体の側面図、第２図は容器搬送経路全体
の平面図、第３図は同縦断側面図、第４図は液体充填作
業位置より上手側の容器搬送経路の縦断正面図、第５図
はコンベヤ上容器持ち上げ手段の作用状態を示す縦断正
面図、第６図は持ち上げ容器の後退移動作用を説明する
要部の縦断側面図、第７図は液体充填作業位置の縦断正
面図、第８図は同位置のストッパー下降状態での縦断側
面図、第９図は昇降台とその昇降駆動手段を示す一部横
断平面図、第１０図は充填管の縦断側面図、第１１図は
同充填管の下端吐出口を開いた状態を示す要部の縦断側
面図、第１２図〜第１６図は充填作用順序を説明する概
略側面図、第１７図及び第１８図は充填’Ｍ？２１手順
を説明するフローチャートである。 １・・・容器搬送用コンベヤ、２．３５・・・モーター
、５ａ、５ｂ・・・コンペヤチェン、８・・・液体充填
作業位置、９ａ、９ｂ・・・昇降台、１０・・・ストッ
パー、１１・・・充填管、１３・・・液体圧送用ポンプ
、１５・・・コンベヤ上容器の持ち上げ手段、１６ａ〜
１６Ｃ・・・ストック台、１７・・・ストック台昇降駆
動手段、２１　ａ、２１　ｂ、２４．４２．５３・・・
シリンダーユニット、２２・・・持ち上げ容器後退手段
、２３・・・ラックギヤ、２８・・・重量計測台（ロー
ドセル）、２９−・・昇降台昇降駆動手段、５１ａ、５
１ｂ。 ４０・・・回転螺軸、３８・・・ストッパー位置調整手
段、５０・・・充填管主管、５４・・・環状吐出口、５
７・・・液体充填容器。 特許出願人　株式会社中村金属工業所 第　１　図 第４　区 ＄５　　面 １７１！１ １１０ｍ　　　　　　　　！ｉｆ！ｌ１５ｉ［第１６ｒ
ｆＡ 第１７面 第旧面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体充填作業位置に於いて、容器と当該容器の上
   面に設けられている開口部の真上に位置する垂直な充填
   管とを上下方向に相対接近移動させて、前記充填管を前
   記容器の開口部から容器内に進入させ、充填管の下端吐
   出口が容器内底面近傍に到達すれば、容器と充填管との
   上下方向相対位置を変えないで小流量による低速充填を
   開始し、次に液面が充填管の下端吐出口近傍に保たれる
   ように、容器と充填管とを上下方向に相対離間移動させ
   ながら大流量で充填する高速充填に切り換え、充填満量
   になる前に再び容器と充填管との上下方向相対位置を変
   えないで小流量による低速充填に戻し、このまま充填満
   量まで充填することを特徴とする液体充填方法。
2. （２）前記充填管の下端吐出口から液体を下広がり円錐
   状に吐出させて前記充填を行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項に記載の液体充填方法。