JP4008011B2 - 充填装置 - Google Patents

Description

この発明は、ビン、缶、プラスチックボトルなどの容器に液体ないし液状の内容物を充填する装置に関するもので、充填中の容器を保持するフィンガの開閉手段に特徴がある上記装置に関するものである。

充填装置は、口を上にして連続的に送られて来る容器に、その上方に設けられた充填ノズルから重力や圧力を利用して内容物を充填する装置である。大量の容器に能率良く充填作業を行うことを目的とした充填装置の多くは、外周部に等間隔で容器受台（以下、単に「受台」と言う。）を配置した回転テーブルを備えており、容器を充填装置に搬入及び搬出するコンベアが、この回転テーブルに接するように配置されている。

回転テーブルの受台の上方には、各受台に対応する充填ノズルが回転テーブルと一体となって回転するコラムに取り付けて配置されている。口を上にして搬入コンベアで送られてきた容器は、スターホイールなどと呼ばれている受け渡し装置により、受台に１個ずつ搭載され、回転テーブルの回転に伴って受台が旋回してゆく間に上方の充填ノズルから内容物が充填され、充填が終わった容器が搬出コンベアに移送される。

通常、受台は、昇降装置を介して回転テーブルに取り付けられており、搬入コンベアから受台上に搭載された容器は、受台の上昇動作により上昇して、その口に充填ノズルが差し込まれ、充填ノズルに近接する押し上げ部材に容器の口が衝突してこれを押し上げることにより、充填ノズルの通路が開いて内容物の充填が開始される。そして、所定量の内容物が容器内に注入されると、計量装置の動作により、あるいは容器内の内容物の液面の上昇によって注入動作が停止する。そして、容器が排出位置に近づいた時点で受台が下降し、容器が搬出コンベアへと受け渡される。

受台に搭載された容器は、容器が傾いて容器の口と充填ノズルが衝突したり、充填中に受台から容器が落下したりするのを防止するために、容器の口が充填ノズルの真下の位置になる位置に位置決めして保持する必要がある。特に口の細い容器に充填を行うときや、テーブルの回転を速くして高速充填を行う装置では、容器の保持が不可欠である。

この容器の保持は、フィンガで容器の胴を掴むことによって行われており、例えばシリンダで開閉するフィンガや回転テーブルを支持している基台に設けたカムに係合するカムフォロアの動きによって開閉されるフィンガで容器の胴を把持する装置が採用されている。この把持装置は、搬入コンベアから受台上に容器が搭載されたときに閉じて容器を保持し、受台から搬出コンベアへと容器が受け渡されるときに開いて容器を開放する。また、この把持装置は、受台が昇降したときに、受台と共に昇降できる構造でなければならない。
特開平１０−１０１１９３号公報

従来構造の充填装置では、受台ごとに設けられている把持装置の開閉動作を行わせるために、多数のシリンダに対する配管や開閉弁の設置を必要としたり、回転テーブルを支持している基台にテーブル外周部の軌跡に沿った大きなカムを固定しなければならないなどの問題があり、その構造上、充填装置が高価になったり、把持装置の開閉タイミングの調整が面倒であるなどの問題があった。

この発明は、このような従来装置の問題点を解決するためになされたもので、構造が簡単で安価に提供できると共に、開閉タイミングの調整も不要な充填装置の容器保持装置を提供することを課題としている。

この出願の発明は、テーブルに昇降自在に支持された昇降ロッド８と、この昇降ロッドの昇降に伴って昇降する受台３と、この受台の上方に配置された充填ノズル２３とを備え、前記昇降ロッドの上昇動作により前記受台に載置された容器１０に内容物を充填する充填装置において、閉方向に回動して前記容器を把持する一対のフィンガ（フィンガ対）１６、１６と、前記受台に相対回動可能かつ軸方向相対移動不能に連結された前記昇降ロッドを備え、この昇降ロッドに固定されて前記フィンガ対の閉方向に付勢されているフィンガ１６と、前記昇降ロッドとテーブルとの間に介装されて当該昇降ロッドをその昇降動作に伴って往復回動させるカム装置７、２２とを備え、このカム装置は、前記昇降ロッドをその下降動作により前記フィンガを前記フィンガ対が開く方向に回動させる充填装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。

この出願の請求項２の発明は、上記構成を備え、かつ前記充填ノズル２３が容器１０の上昇終了時に開かれてその上昇位置で内容物の充填が行われる充填装置において、前記カム装置のカム７とカムフォロア２２は、昇降ロッド８の下降端側において係合して前記フィンガ対が開く方向に前記フィンガを回動させることを特徴とするものである。

テーブルは、一般的には回転する円テーブルであるが、往復動するテーブルや固定のテーブルであっても良い。このテーブルは、受台３を昇降自在に支持しているもので、このテーブル自体は昇降しない。昇降ロッド８は、一般的にはテーブルを上下動可能に貫通しており、その昇降装置（例えばシリンダやカム装置）がテーブルの下面と昇降ロッド８の下端との間に設けられている。

受台３は昇降ロッド８に相対回動可能に設けられているので、受台側の回動を防止する手段が必要である。この手段は、下記実施例に記載のように、互いに平行な昇降ロッド８と補助ロッド１１で受台３を支持する構造のほか、テーブルに立設した固定のガイドレールで受台３を案内することによって、受台３の回動を防止する構造が可能である。

フィンガ１６は、容器形状が変わったときに交換することができるようにボルトなどで取り外し及び交換が可能なように固定されることが望ましい。カム装置は、カム７とそのカム面に沿って移動するカムフォロア２２とによって構成される。下記実施例では、カム７をテーブル側に固定する構造を示しているが、カムとカムフォロアの動きは相対的なものなので、カムを昇降ロッド側に設ける構造も可能である。

一般的な充填装置の充填動作は、容器１０の上昇動作の終了時に充填ノズル２３の弁２７が開くことにより開始され、容器１０が上昇位置を保持した状態で、容器１０内の液面の上昇や充填液量の検出により終了する。このような一般的な充填装置では、受台３の上昇初期に把持装置が閉じ、下降終期に開くようにカム装置を設けることにより、受台３の上昇下降中も容器１０を安定に保持できる。

この発明の装置は、受台上に搭載された容器を保持するフィンガの開閉が、当該容器を搭載した受台３の昇降動作と連動する構造である。すなわち、フィンガ１６は、容器が受台３に搭載された直後に閉じ、受台３から排出される直前に開くのが好ましい。このためには、受台３の昇降ストロークの下端側でカム７とカムフォロア２２とが係合してフィンガ１６の開閉動作を行う構造が好ましい。

昇降ストロークの上方部分では、カム７とカムフォロア２２とが離隔してばね２０などによって閉方向に付勢されているフィンガ１６は、閉状態、すなわち容器を保持している状態を保持する。

この発明の装置では、フィンガ１６が受台３の昇降動作と同期して開閉されるので、フィンガ１６の昇降タイミングの調整を必要としない。受台３上への容器の搭載及び排出タイミングに合わせて受台３の昇降タイミングを調整してやれば、フィンガ１６の開閉タイミングが自動的に設定される。

この発明の装置では、充填ノズル２３を容器１０の口に挿入するために、あるいは充填ノズルの流路３２を開くために行われる受台３の昇降動作を利用して、受台３上で容器を安定に保持するためのフィンガ１６の開閉動作を行わせている。従って、フィンガ１６を開閉させるために、テーブルを支持する基台に大型のカムを固定したり、各把持装置ごとにその開閉シリンダを設けるなどの機械を複雑にする構造が不要になる。

そして、受台３と把持装置１８とを連動して動作する１つのユニットとして組み立てることができるので、テーブル側にカム（又はカムフォロア）を装着して受台と把持装置とを一纏めにした組立品を取り付けるという作業で既存の装置にも簡単に取り付けることができ、その組立品の部品点数も少なくて構造が簡単なために、製造や機械に取り付けた後の洗浄も簡単にできる。

更にフィンガ１６の開閉が受台３の昇降動作によって行われ、テーブルの回転方向に依存しないので、工場における充填装置の配置の都合で回転テーブルの回転方向が逆方向に変更された場合でも、部品を変更したりユニットを組み立て直したりする必要がないという効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の好ましい一実施形態について説明する。図１は把持装置の開状態を示す斜視図、図２は把持装置の閉状態を示す斜視図、図３および図４は受台の昇降及び充填動作と把持装置の開閉動作との関係を示す説明図である。

充填機の図示しないテーブルには、カム板２が例えば回転テーブルの上面外周に沿ってボルトなどで固定して取り付けられている。カム板２には１個の受台３に対応して２個のガイド孔４、５が設けられており、その内の１個４に軸対称の２個のカム面６を有する螺旋カム７が設けられている。図のカム板２は、２個の受台ごとに１個取り付けられる構造のもので、ガイド孔４、５及びカム７をそれぞれ２個備えている。

図示しないテーブルには、ガイド孔４、５と同軸の貫通孔が設けられており、その下方にテーブルの回転に伴って昇降ロッド８を昇降させる固定カムやシリンダなどの昇降装置が装着されている。

容器１０（図３参照）を搭載する受台３の奥側（容器が載置及び排出される側と反対の側）には、昇降ロッド８と補助ロッド１１とが、互いに平行にしてそれぞれ回動自在かつ軸方向移動不能に軸着されている。受台３には、挿入されてきた容器の位置を規定するストッパ１２が一体に設けられている。

昇降ロッド８は、カム７を備えたガイド孔４に回動かつ昇降自在に挿通され、補助ロッド１１は他の一方のガイド孔５に回動かつ昇降自在に挿通されている。

昇降ロッド８及び補助ロッド１１は、受台３を貫通しており、その上方に突出した部分にフィンガブラケット１４がそれぞれ固定され、更にその上方に同期歯車１５が固定されている。一対のフィンガブラケット１４には、それぞれフィンガ１６が取り付けられており、同期歯車１５は、昇降ロッド８と補助ロッド１１とを互いに逆方向に同一角度で回転させるように噛合している。従って、フィンガブラケット１４を介して昇降ロッド８と補助ロッド１１とに固定された一対のフィンガ１６、１６は、昇降ロッド８の往復回動により開閉される。

把持装置１８を形成する一対のフィンガ１６、１６の基部には、それぞれにばね受けロッド１９が立設されており、一対のばね受けロッド１９、１９の間に図に中心線のみを示す２本の引っ張りコイルばね２０が架設されて一対のフィンガ１６、１６を閉方向に付勢している。

一方、昇降ロッド８の受台３の直下の部分に昇降ロッドの直径方向の軸周りに自由回転するローラからなるカムフォロア２２が軸対称に設けられている。カムフォロア２２は受台３が下降したときに、カム７のカム面６と当接して昇降ロッド８をフィンガ１６が開く方向に回動させる。

カム７の高さｈは充填ノズル２３を開くのに必要な受台３のストロークｓ（図３参照）より小さく、かつストロークｓの下降端側の部分でカムの斜面６とカムフォロア２２とが係合（図のカム構造では当接）するようになっている。従ってフィンガ１６は、受台３の上昇時の初期に閉じ、下降時の終期に開く。

図３および図４は、重力式の液充填機を例にして、受台３の昇降及び充填ノズル２３による充填動作とフィンガ１６の開閉動作との関係を示した図である。

受台３が下降端にある位置、従ってフィンガ１６が開いた状態で、図示しないスターホイールなどの受け渡し装置により、搬送コンベアから受台３上に容器１０が供給される（図３（ａ））。受台３に容器１０が搭載されると、すぐに受台３は上昇を開始し、カムの高さｈだけ受台３が上昇したときに、フィンガ１６が容器１０の胴を把持して受台３上での容器１０の位置決め及び保持を行う（同図（ｂ））。

更に受台３が上昇して上昇端に達すると、容器１０の口がばね３３によって弁座２５に押し付けられていたピストンパイプ２６の下端２７を押し上げ、液容器２８内の液がピストンパイプ２６と空気パイプ３０との間の円環状の流路３２を通って容器１０内に流入する（同図（ｃ））。３４は容器１０を密閉するためのシールパッキンである。

容器内の液面２９が空気パイプ３０の下端の開口３１を閉鎖する位置にまで達すると、容器１０内の空気の逃げ場がなくなるため、それ以上の液が容器１０内に流入することができなくなり、容器１０内への液の流入は停止する（図４（ａ））。

容器１０は、この状態を保持したまま、充填機からの容器排出位置直前まで移送される。容器排出位置が近づくと、受台３が下降を開始する。下降開始直後に液が容器１０内に若干流入してくるが、その流入は液面２９がピストンパイプ２６の下端２７に達した時点で停止し、容器１０が更に下降することによって、当該下端２７が弁座２５に当接して充填ノズルの流路３２を閉鎖する。

その後、容器１０は更に下降を続け、下降端に達する直前の位置でカムフォロア２２がカム面６に当接して、カム作用により昇降ロッド８が回動してフィンガ１６が開き、容器１０を開放する（図４（ｂ））。容器１０は、フィンガ１６が開かれた後、速やかに搬送コンベア上へと排出される。

以上のように、この発明の充填装置では、受台３上の容器１０の姿勢及び位置を保持する把持装置１８の開閉が受台３の昇降動作と連動して行われるため、把持装置１８の開閉タイミングの調整が不要である。また、受台３の昇降と把持装置１８の開閉動作との連動が、カム装置７、２２により行われるため、把持装置１８を開閉するための駆動源が不要となり、部品点数が少なくなると共に、構造も簡単になるという長所がある。

把持装置の開状態を示す斜視図 把持装置の閉状態を示す斜視図 受台の昇降及び充填動作と把持装置の開閉動作との関係を示す説明図の１ 同説明図の２

符号の説明

３ 受台
5,6 ガイド孔
７ カム
８ 昇降ロッド
10 容器
11 補助ロッド
15 同期歯車
16 フィンガ
22 カムフォロア
23 充填ノズル

Claims (2)

1. テーブルに昇降自在に支持された昇降ロッド(8)と、この昇降ロッドの昇降に伴って昇降する容器受台(3)と、この容器受台の上方に配置された充填ノズル(23)とを備え、前記昇降ロッドの上昇動作により前記容器受台に載置された容器(10)に内容物を充填する充填装置において、
   閉方向に回動して前記容器を把持するフィンガ対(16,16)と、前記容器受台に相対回動可能かつ軸方向相対移動不能に連結された前記昇降ロッドと、この昇降ロッドに固定されて前記フィンガ対の閉方向に付勢されているフィンガ(16)と、前記昇降ロッドとテーブルとの間に介装されて当該昇降ロッドをその昇降動作に伴って往復回動させるカム装置(7,22)とを備え、このカム装置は、前記昇降ロッドをその下降動作により前記フィンガを前記フィンガ対が開く方向に回動させる、充填装置。
2. 前記充填ノズル(23)が容器(10)の上昇終了時に開かれてその上昇位置で内容物の充填が行われる充填装置において、前記カム装置のカム７とカムフォロア(22)は、前記昇降ロッド(8)の下降端側において係合して前記フィンガ対が開く方向に前記フィンガを回動させることを特徴とする、請求項１記載の充填装置。

Images