(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022026852
(43)【公開日】2022-02-10
(54)【発明の名称】充填装置
(51)【国際特許分類】
B67C 3/28 20060101AFI20220203BHJP
【ＦＩ】
B67C3/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020130513
(22)【出願日】2020-07-31
(71)【出願人】
【識別番号】000253019
【氏名又は名称】澁谷工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100156199
【弁理士】
【氏名又は名称】神崎 真
(72)【発明者】
【氏名】宮本 康史
(72)【発明者】
【氏名】高島 和己
【テーマコード（参考）】
3E079
【Ｆターム（参考）】
3E079AA07
3E079AB01
3E079BB01
3E079CC23
3E079CD25
3E079DD04
3E079DD32
3E079DD35
3E079FF03
(57)【要約】
【課題】粘度の高い充填液を容器に充填する場合であっても迅速に液バルブを閉鎖させて、液垂れを防止する。
【解決手段】充填バルブ６の昇降軸１２は、電動シリンダ１５に連結された第１軸１２Ａと、その下方のピストン１２Ｂと、ピストン１２Ｂと一体になった第２軸１２Ｃとからなる。第２軸１２Ｃの下端に設けた弁体１８とバルブ本体１１内の弁座１９とによって液バルブ１４が構成される。
第２圧力室２３内の低圧エアによって昇降軸１２全体が上方へ付勢されており、その状態で電動シリンダ１５によって昇降軸１２が上昇されると、液バルブ１４が開放されて容器２内への充填液３の充填が開始される（図３（ａ）参照）。その後、液バルブ１４の閉鎖時に第１圧力室２２に高圧エアが供給されるので、ピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃが速やかに下降されて、液バルブ１４が迅速に閉鎖される（図３（ｂ）参照）。
【選択図】図３
【解決手段】充填バルブ６の昇降軸１２は、電動シリンダ１５に連結された第１軸１２Ａと、その下方のピストン１２Ｂと、ピストン１２Ｂと一体になった第２軸１２Ｃとからなる。第２軸１２Ｃの下端に設けた弁体１８とバルブ本体１１内の弁座１９とによって液バルブ１４が構成される。
第２圧力室２３内の低圧エアによって昇降軸１２全体が上方へ付勢されており、その状態で電動シリンダ１５によって昇降軸１２が上昇されると、液バルブ１４が開放されて容器２内への充填液３の充填が開始される（図３（ａ）参照）。その後、液バルブ１４の閉鎖時に第１圧力室２２に高圧エアが供給されるので、ピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃが速やかに下降されて、液バルブ１４が迅速に閉鎖される（図３（ｂ）参照）。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器内に充填液を充填する複数の充填バルブを備え、
上記充填バルブは、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のバルブ本体と、上記バルブ本体内に昇降可能に設けられた昇降軸と、該昇降軸とバルブ本体の内周部との間に形成された液通路と、上記昇降軸に設けられた弁体と上記バルブ本体の内周部に形成された弁座とからなる液バルブと、上記昇降軸を昇降させる電動駆動手段とを備え、
上記電動駆動手段によって上記昇降軸を昇降させることで、上記液バルブを開閉させるように構成された充填装置において、
上記昇降軸は、上記電動駆動手段によって昇降される第１軸と、該第１軸とは分離して、その下方側に配置されるとともに上記弁体が設けられた第２軸とを備え、
上記第２軸を上記第１軸に向けて付勢する付勢手段と、上記第２軸に設けられたピストンの隣接上方側に形成された圧力室と、該圧力室に高圧エアを供給する高圧エア供給手段と、上記電動駆動手段及び上記高圧エア供給手段の作動を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記付勢手段によって上記第２軸が上記第１軸に当接した状態において、上記電動駆動手段により上記第１軸、上記第２軸および上記ピストンを一体的に昇降させるとともに、
上記制御装置は、開放された液バルブを閉鎖させる際に上記高圧エア供給手段によって上記圧力室に高圧エアを供給させることで、上記第１軸から上記第２軸を分離させて下降させて液バルブを閉鎖させることを特徴とする充填装置。
上記充填バルブは、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のバルブ本体と、上記バルブ本体内に昇降可能に設けられた昇降軸と、該昇降軸とバルブ本体の内周部との間に形成された液通路と、上記昇降軸に設けられた弁体と上記バルブ本体の内周部に形成された弁座とからなる液バルブと、上記昇降軸を昇降させる電動駆動手段とを備え、
上記電動駆動手段によって上記昇降軸を昇降させることで、上記液バルブを開閉させるように構成された充填装置において、
上記昇降軸は、上記電動駆動手段によって昇降される第１軸と、該第１軸とは分離して、その下方側に配置されるとともに上記弁体が設けられた第２軸とを備え、
上記第２軸を上記第１軸に向けて付勢する付勢手段と、上記第２軸に設けられたピストンの隣接上方側に形成された圧力室と、該圧力室に高圧エアを供給する高圧エア供給手段と、上記電動駆動手段及び上記高圧エア供給手段の作動を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記付勢手段によって上記第２軸が上記第１軸に当接した状態において、上記電動駆動手段により上記第１軸、上記第２軸および上記ピストンを一体的に昇降させるとともに、
上記制御装置は、開放された液バルブを閉鎖させる際に上記高圧エア供給手段によって上記圧力室に高圧エアを供給させることで、上記第１軸から上記第２軸を分離させて下降させて液バルブを閉鎖させることを特徴とする充填装置。
【請求項2】
上記ピストンは上記第２軸の上端にそれと一体に形成されており、該ピストンが上記第１軸と接離するように構成されており、
上記ピストンの隣接上方側に上記圧力室としての第１圧力室が形成されており、上記バルブ本体におけるピストンの隣接下方側に第２圧力室が形成されており、
上記第２圧力室に低圧エアを供給する低圧エア供給手段を備え、
上記付勢手段は、低圧エア供給手段から第２圧力室に供給される低圧エアからなり、
第１圧力室に高圧エアが供給されていない状態では、付勢手段としての低圧エアによってピストンは第１軸と当接しており、その状態において、上記第１軸、上記ピストンおよび上記第２軸が上記電動駆動手段によって一体となって昇降されることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
上記ピストンの隣接上方側に上記圧力室としての第１圧力室が形成されており、上記バルブ本体におけるピストンの隣接下方側に第２圧力室が形成されており、
上記第２圧力室に低圧エアを供給する低圧エア供給手段を備え、
上記付勢手段は、低圧エア供給手段から第２圧力室に供給される低圧エアからなり、
第１圧力室に高圧エアが供給されていない状態では、付勢手段としての低圧エアによってピストンは第１軸と当接しており、その状態において、上記第１軸、上記ピストンおよび上記第２軸が上記電動駆動手段によって一体となって昇降されることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は充填装置に関し、より詳しくは、電動駆動手段によって充填バルブの液バルブを開閉させることで、容器内に充填液を充填する充填装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動駆動手段によって充填バルブの液バルブを開放させて容器内に充填液を充填するように構成された充填装置は知られている（例えば特許文献１）。
特許文献１の充填バルブにおいては、電動駆動手段によって液バルブを開放させる際の開度（弁体と弁座の距離）を変更することで、液種に応じた最適な充填流量を設定できるようになっている。
特許文献１の充填バルブにおいては、電動駆動手段によって液バルブを開放させる際の開度（弁体と弁座の距離）を変更することで、液種に応じた最適な充填流量を設定できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－１７６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１のような電動駆動手段を用いて液バルブを作動させる充填装置においては次のような問題があった。すなわち、電動駆動手段によって液バルブを作動させる場合において、エアシリンダで作動させる場合と同様の速やかな液バルブの動作速度を得ようとすると、液バルブの弁体の締付推力が低下するという欠点がある。他方、液バルブの弁体の締付推力を重視すると、液バルブの弁体の動作速度が遅くなるという問題があった。特に、粘度の高い充填液を容器に充填する場合には、できるだけ迅速に液バルブを閉鎖しないと、液バルブの先端部に液がつらら状に付着し、それが時間が経つにつれて落下する液垂れが発生して、製品容器が汚染する恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した事情に鑑み、本発明は、容器内に充填液を充填する複数の充填バルブを備え、
上記充填バルブは、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のバルブ本体と、上記バルブ本体内に昇降可能に設けられた昇降軸と、該昇降軸とバルブ本体の内周部との間に形成された液通路と、上記昇降軸に設けられた弁体と上記バルブ本体の内周部に形成された弁座とからなる液バルブと、上記昇降軸を昇降させる電動駆動手段とを備え、
上記電動駆動手段によって上記昇降軸を昇降させることで、上記液バルブを開閉させるように構成された充填装置において、
上記昇降軸は、上記電動駆動手段によって昇降される第１軸と、該第１軸とは分離して、その下方側に配置されるとともに上記弁体が設けられた第２軸とを備え、
上記第２軸を上記第１軸に向けて付勢する付勢手段と、上記第２軸に設けられたピストンの隣接上方側に形成された圧力室と、該圧力室に高圧エアを供給する高圧エア供給手段と、上記電動駆動手段及び上記高圧エア供給手段の作動を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記付勢手段によって上記第２軸が上記第１軸に当接した状態において、上記電動駆動手段により上記第１軸、上記第２軸および上記ピストンを一体的に昇降させるとともに、
上記制御装置は、開放された液バルブを閉鎖させる際に上記高圧エア供給手段によって上記圧力室に高圧エアを供給させることで、上記第１軸から上記第２軸を分離させて下降させて液バルブを閉鎖させるようにしたものである。
上記充填バルブは、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のバルブ本体と、上記バルブ本体内に昇降可能に設けられた昇降軸と、該昇降軸とバルブ本体の内周部との間に形成された液通路と、上記昇降軸に設けられた弁体と上記バルブ本体の内周部に形成された弁座とからなる液バルブと、上記昇降軸を昇降させる電動駆動手段とを備え、
上記電動駆動手段によって上記昇降軸を昇降させることで、上記液バルブを開閉させるように構成された充填装置において、
上記昇降軸は、上記電動駆動手段によって昇降される第１軸と、該第１軸とは分離して、その下方側に配置されるとともに上記弁体が設けられた第２軸とを備え、
上記第２軸を上記第１軸に向けて付勢する付勢手段と、上記第２軸に設けられたピストンの隣接上方側に形成された圧力室と、該圧力室に高圧エアを供給する高圧エア供給手段と、上記電動駆動手段及び上記高圧エア供給手段の作動を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記付勢手段によって上記第２軸が上記第１軸に当接した状態において、上記電動駆動手段により上記第１軸、上記第２軸および上記ピストンを一体的に昇降させるとともに、
上記制御装置は、開放された液バルブを閉鎖させる際に上記高圧エア供給手段によって上記圧力室に高圧エアを供給させることで、上記第１軸から上記第２軸を分離させて下降させて液バルブを閉鎖させるようにしたものである。
【発明の効果】
【0006】
このような構成によれば、液バルブを開放状態から閉鎖させる際に高圧エアによって弁体を迅速に移動させて液バルブを迅速に閉鎖することができる。したがって、粘性が高い充填液を容器に充填する場合であっても、吐出口からの液垂れを防止して周辺が汚染されることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は容器２内に充填液３を充填する回転式の充填装置であり、この充填装置１は、回転体４の外周部に等ピッチで複数の充填バルブ６を備えている。
回転体４が矢印方向に回転中において、供給位置Ａにおいて供給ホイール７から充填バルブ６の下方側に順次、空の容器２が供給されるようになっている。各容器２は充填装置１が備える図示しないグリッパによって把持されるとともに、回転体４の回転に伴って搬送されつつ、充填バルブ６によって所定量の充填液３が充填される。そして、充填バルブ６によって充填液３が充填された各容器２は、グリッパによる把持状態を解放されるとともに、排出位置Ｂにおいて排出ホイール８によって充填装置１の回転体４から排出されて図示しないキャッピング装置へ受け渡されるようになっている。
回転体４が矢印方向に回転中において、供給位置Ａにおいて供給ホイール７から充填バルブ６の下方側に順次、空の容器２が供給されるようになっている。各容器２は充填装置１が備える図示しないグリッパによって把持されるとともに、回転体４の回転に伴って搬送されつつ、充填バルブ６によって所定量の充填液３が充填される。そして、充填バルブ６によって充填液３が充填された各容器２は、グリッパによる把持状態を解放されるとともに、排出位置Ｂにおいて排出ホイール８によって充填装置１の回転体４から排出されて図示しないキャッピング装置へ受け渡されるようになっている。
【0009】
図２に示すように、充填バルブ６は、下端が吐出口１１Ａとなった円筒状のバルブ本体１１と、バルブ本体１１内に昇降自在に設けられた細長い円柱状の昇降軸１２と、この昇降軸１２の外周部とバルブ本体１１の内周部との間に形成された液通路１３と、バルブ本体１１内の下方側に設けられて液通路１３を開閉させる液バルブ１４と、昇降軸１２を昇降させることで液バルブ１４を開閉させる電動シリンダ１５を備えている。
バルブ本体１１は、回転体４の外周部に所定高さで鉛直方向となるように連結されており、したがって、吐出口１１Ａは、容器２に充填液３を充填するための所定高さで下方に向けられている。
バルブ本体１１は、回転体４の外周部に所定高さで鉛直方向となるように連結されており、したがって、吐出口１１Ａは、容器２に充填液３を充填するための所定高さで下方に向けられている。
【0010】
昇降軸１２は、上方側に位置して上端を電動シリンダ１５に連結された第１軸１２Ａと、この第１軸１２Ａとは分離して、その隣接下方側に位置する段付円柱状のピストン１２Ｂと、このピストン１２Ｂの下方側に位置してそれと一体に形成された第２軸１２Ｃとによって構成されている。つまり、ピストン１２Ｂは第２軸１２Ｃの上端に一体に設けられている。
後に詳述するが、昇降軸１２全体（第１軸１２Ａ、ピストン１２Ｂ、第２軸１２Ｃ）は電動シリンダ１５によって昇降されるとともに、所要時にピストン１２Ｂに上方側から高圧エアを作用させることで、第１軸１２Ａからピストン１２Ｂを離隔させて、該ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃだけを下降させることができるようになっている。
バルブ本体１１の内周部の上方側に小径のガイド孔１１Ｂが形成されており、このガイド孔１１Ｂに第２軸１２Ｃの上方側の外周部を摺動自在に貫通させている。これにより、第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂは、ガイド孔１１Ｂに案内されてバルブ本体１１内で昇降可能となっている。
ガイド孔１１Ｂよりも下方側となるバルブ本体１１の内周部と、それに対向する第２軸１２Ｃの外周部との隙間が液通路１３として構成されている。
ガイド孔１１Ｂの隣接下方側となるバルブ本体１１の内周部と、それに対向する第２軸１２Ｃの段部とにわたってベローズ１６が取り付けられている。第２軸１２Ｃが昇降される際には、ベローズ１６が伸縮されるようになっている。
ベローズ１６を設けた位置となるバルブ本体１１の液通路１３には、充填液供給管１７の一端が接続されており、充填液供給管１７の図示しない他端は充填液３の供給源に接続されている。回転体４が回転される充填作業中においては、充填液３の供給源から充填液供給管１７を介して液通路１３に充填液３が供給されて、液通路１３内が充填液３で満たされるようになっている。
後に詳述するが、昇降軸１２全体（第１軸１２Ａ、ピストン１２Ｂ、第２軸１２Ｃ）は電動シリンダ１５によって昇降されるとともに、所要時にピストン１２Ｂに上方側から高圧エアを作用させることで、第１軸１２Ａからピストン１２Ｂを離隔させて、該ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃだけを下降させることができるようになっている。
バルブ本体１１の内周部の上方側に小径のガイド孔１１Ｂが形成されており、このガイド孔１１Ｂに第２軸１２Ｃの上方側の外周部を摺動自在に貫通させている。これにより、第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂは、ガイド孔１１Ｂに案内されてバルブ本体１１内で昇降可能となっている。
ガイド孔１１Ｂよりも下方側となるバルブ本体１１の内周部と、それに対向する第２軸１２Ｃの外周部との隙間が液通路１３として構成されている。
ガイド孔１１Ｂの隣接下方側となるバルブ本体１１の内周部と、それに対向する第２軸１２Ｃの段部とにわたってベローズ１６が取り付けられている。第２軸１２Ｃが昇降される際には、ベローズ１６が伸縮されるようになっている。
ベローズ１６を設けた位置となるバルブ本体１１の液通路１３には、充填液供給管１７の一端が接続されており、充填液供給管１７の図示しない他端は充填液３の供給源に接続されている。回転体４が回転される充填作業中においては、充填液３の供給源から充填液供給管１７を介して液通路１３に充填液３が供給されて、液通路１３内が充填液３で満たされるようになっている。
【0011】
第２軸１２Ｃの下端外周部に弁体１８が装着されており、この弁体１８と対向するバルブ本体１１の内周部が円錐状の弁座１９となっている。弁体１８と弁座１９とによって液バルブ１４が構成されている。
第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂが上昇されると、弁体１８が弁座１９から離座して液バルブ１４が開放されるので、液バルブ１４と吐出口１１Ａを介して液通路１３内の充填液３が容器２内に充填されるようになっている（図３（ａ）の状態）。
他方、第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂが下降されて弁体１８が弁座１９に着座すると液バルブ１４が閉鎖されるので、吐出口１１Ａからの充填液３の流下が阻止されるようになっている（図２、図３（ｂ）の状態）。
第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂが上昇されると、弁体１８が弁座１９から離座して液バルブ１４が開放されるので、液バルブ１４と吐出口１１Ａを介して液通路１３内の充填液３が容器２内に充填されるようになっている（図３（ａ）の状態）。
他方、第２軸１２Ｃとピストン１２Ｂが下降されて弁体１８が弁座１９に着座すると液バルブ１４が閉鎖されるので、吐出口１１Ａからの充填液３の流下が阻止されるようになっている（図２、図３（ｂ）の状態）。
【0012】
上記ガイド孔１１Ｂの上方側となるバルブ本体１１の内周部は、順次、上方側の内径を大きくした段付ガイド孔１１Ｃとなっている。
ピストン１２Ｂは、上方側の大径部１２Ｂａと下方側の小径部１２Ｂｂとを備えており、小径部１２Ｂｂの下面の中央部は第２軸１２Ｃの上端と一体に連結されている。それにより、ピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃとが一体に構成されている。大径部１２Ｂａの上面中央には突出部１２Ｂｃが形成されており、この突出部１２Ｂｃは第１軸１２Ａの下端部と対向し、かつ、そこと接離するようになっている。
そして、ピストン１２Ｂの大径部１２Ｂａを段付ガイド孔１１Ｃの上方側の大径孔に気密を保持して摺動自在に嵌合させてあり、ピストン１２Ｂの小径部１２Ｂｂは段付ガイド孔１１Ｃの下方側の小径孔に嵌合できるようになっている。
ピストン１２Ｂは、上方側の大径部１２Ｂａと下方側の小径部１２Ｂｂとを備えており、小径部１２Ｂｂの下面の中央部は第２軸１２Ｃの上端と一体に連結されている。それにより、ピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃとが一体に構成されている。大径部１２Ｂａの上面中央には突出部１２Ｂｃが形成されており、この突出部１２Ｂｃは第１軸１２Ａの下端部と対向し、かつ、そこと接離するようになっている。
そして、ピストン１２Ｂの大径部１２Ｂａを段付ガイド孔１１Ｃの上方側の大径孔に気密を保持して摺動自在に嵌合させてあり、ピストン１２Ｂの小径部１２Ｂｂは段付ガイド孔１１Ｃの下方側の小径孔に嵌合できるようになっている。
【0013】
バルブ本体１１の上端は円板状部材２１で密封されており、該円板状部材２１の上面に電動シリンダ１５が配置されている。
円板状部材２１とピストン１２Ｂの間のバルブ本体１１の内部空間が第１圧力室２２となっている。他方、ピストン１２Ｂの隣接下方側となる第２軸１２Ｃの外周部とバルブ本体１１の内周部との空間が第２圧力室２３となっている。
第１軸１２Ａは、円板状部材２１の中央の貫通孔２１Ａに気密を維持して摺動自在に貫通させてあり、第１軸１２Ａの上端は電動シリンダ１５に連結されている。第１軸１２Ａの下方部分と下端は第１圧力室２２内に位置しており、第１軸１２Ａの下端は、上記ピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃと対向して、それと接離するようになっている。
ピストン１２Ｂの隣接下方側となる第２圧力室２３は、バルブ本体１１のエア通路１１Ｄ及びそれに接続された導管２４を介して低圧エア供給手段２５に連通させている。
回転体４が回転される充填液３の充填作業中においては、低圧エア供給手段２５から導管２４を介して低圧エアが継続して第２圧力室２３に供給されるようになっている。充填作業中においては、第２圧力室２３に供給された低圧エアによってピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃは常時上方側に向けて付勢されている。そのため、ピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃと第１軸１２Ａの下端とが当接した状態となっており、その状態において、昇降軸１２全体が電動シリンダ１５によって昇降されて液バルブ１４が開閉されるようになっている（図２、図３（ａ）参照）。
第２圧力室２３に供給される低圧エアは、ピストン１２Ｂ及び弁体１８を上方側に付勢して、液バルブ１４を常に開放させる方向に付勢する付勢手段として機能するようになっている。
円板状部材２１とピストン１２Ｂの間のバルブ本体１１の内部空間が第１圧力室２２となっている。他方、ピストン１２Ｂの隣接下方側となる第２軸１２Ｃの外周部とバルブ本体１１の内周部との空間が第２圧力室２３となっている。
第１軸１２Ａは、円板状部材２１の中央の貫通孔２１Ａに気密を維持して摺動自在に貫通させてあり、第１軸１２Ａの上端は電動シリンダ１５に連結されている。第１軸１２Ａの下方部分と下端は第１圧力室２２内に位置しており、第１軸１２Ａの下端は、上記ピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃと対向して、それと接離するようになっている。
ピストン１２Ｂの隣接下方側となる第２圧力室２３は、バルブ本体１１のエア通路１１Ｄ及びそれに接続された導管２４を介して低圧エア供給手段２５に連通させている。
回転体４が回転される充填液３の充填作業中においては、低圧エア供給手段２５から導管２４を介して低圧エアが継続して第２圧力室２３に供給されるようになっている。充填作業中においては、第２圧力室２３に供給された低圧エアによってピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃは常時上方側に向けて付勢されている。そのため、ピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃと第１軸１２Ａの下端とが当接した状態となっており、その状態において、昇降軸１２全体が電動シリンダ１５によって昇降されて液バルブ１４が開閉されるようになっている（図２、図３（ａ）参照）。
第２圧力室２３に供給される低圧エアは、ピストン１２Ｂ及び弁体１８を上方側に付勢して、液バルブ１４を常に開放させる方向に付勢する付勢手段として機能するようになっている。
【0014】
ピストン１２Ｂの隣接上方側となる第１圧力室２２は、バルブ本体１１のエア通路１１Ｅおよびそれに接続された導管２６を介して高圧エア供給手段２７に連通させている。導管２６の途中には常閉の電磁弁２８が設けられている。
上記電動シリンダ１５、高圧エア供給手段２７及び電磁弁２８の作動は制御装置３１によって制御されるようになっている。
回転体４が回転される充填作業中においては、第２圧力室２３内に低圧エア供給手段２５から低圧エアが継続して供給されており、その状態において、制御装置３１は、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を昇降させて液バルブ１４を開閉させるようになっている。また、制御装置３１は、充填作業中においては、高圧エア供給手段２７を作動させて高圧エアを第１圧力室２２に供給できる状態となっているが、閉鎖状態の電磁弁２８によって第１圧力室２２への高圧エアの供給は阻止されている。
そのため、第１圧力室２２への高圧エアが供給されていない状態では、第２圧力室２３に供給されている低圧エアによって、第１軸１２Ａにピストン１２Ｂが当接している。そのため、昇降軸１２（第１軸１２Ａ，ピストン１２Ｂ、第２軸１２Ｃ）全体が電動シリンダ１５によって昇降されて、液バルブ１４が開閉されるようになっている。それにより、開放状態の液バルブ１４と吐出口１１Ａを介して容器２内に充填液３を充填できるようになっている。
本実施例においては、液バルブ１４を開放させて容器２内へほぼ所定量の充填液３の充填が行われて液バルブ１４を閉鎖する際に、制御装置３１が電磁弁２８を開放させるようになっている。このように電磁弁２８が開放されると第１圧力室２２内に導管２６を介して高圧エアが供給されるので、付勢手段としての第２圧力室２３の低圧エアの付勢力に打ち勝って、ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃが急速に下降されて弁体１８が弁座１９に着座して、液バルブ１４が迅速に閉鎖されるようになっている。
なお、第１圧力室２２内の高圧エアで下降されるピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃは、ピストン１２Ｂの大径部１２Ｂａの下面が段付孔１１Ｃの段部端面に当接することで停止されるようになっており（図３（ｂ）参照）、その状態で弁体１８が弁座１９に着座して液バルブ１４が閉鎖されるようになっている。
上記電動シリンダ１５、高圧エア供給手段２７及び電磁弁２８の作動は制御装置３１によって制御されるようになっている。
回転体４が回転される充填作業中においては、第２圧力室２３内に低圧エア供給手段２５から低圧エアが継続して供給されており、その状態において、制御装置３１は、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を昇降させて液バルブ１４を開閉させるようになっている。また、制御装置３１は、充填作業中においては、高圧エア供給手段２７を作動させて高圧エアを第１圧力室２２に供給できる状態となっているが、閉鎖状態の電磁弁２８によって第１圧力室２２への高圧エアの供給は阻止されている。
そのため、第１圧力室２２への高圧エアが供給されていない状態では、第２圧力室２３に供給されている低圧エアによって、第１軸１２Ａにピストン１２Ｂが当接している。そのため、昇降軸１２（第１軸１２Ａ，ピストン１２Ｂ、第２軸１２Ｃ）全体が電動シリンダ１５によって昇降されて、液バルブ１４が開閉されるようになっている。それにより、開放状態の液バルブ１４と吐出口１１Ａを介して容器２内に充填液３を充填できるようになっている。
本実施例においては、液バルブ１４を開放させて容器２内へほぼ所定量の充填液３の充填が行われて液バルブ１４を閉鎖する際に、制御装置３１が電磁弁２８を開放させるようになっている。このように電磁弁２８が開放されると第１圧力室２２内に導管２６を介して高圧エアが供給されるので、付勢手段としての第２圧力室２３の低圧エアの付勢力に打ち勝って、ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃが急速に下降されて弁体１８が弁座１９に着座して、液バルブ１４が迅速に閉鎖されるようになっている。
なお、第１圧力室２２内の高圧エアで下降されるピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃは、ピストン１２Ｂの大径部１２Ｂａの下面が段付孔１１Ｃの段部端面に当接することで停止されるようになっており（図３（ｂ）参照）、その状態で弁体１８が弁座１９に着座して液バルブ１４が閉鎖されるようになっている。
【0015】
昇降軸１２の第１軸１２Ａを昇降させる電動シリンダ１５の構成自体は従来すでに公知である。具体的には、電動シリンダ１５は正逆に回転されるサーボモータと、このサーボモータの駆動軸のネジ部と螺合されて昇降可能なナット部材を備えており、そのナット部材に第１軸１２Ａの上端部が連結されている。サーボモータの回転位置や回転速度を制御装置３１によって制御することで、上記第１軸１２Ａの昇降位置や昇降速度を制御できるようになっている。なお、サーボモータの電源が入っていない場合は、サーボモータの回転軸がある程度自由に回転可能となっている。サーボモータには、ロータリーエンコーダが接続されており、サーボモータに電圧が印加されて回転される際には、ロータリーエンコーダから発信された信号が制御装置３１に送信されるようになっている。
それによって、制御装置３１はサーボモータの回転位置と回転速度を認識できるようになっている。また、サーボモータに電圧を印加している作動中において、ウォータハンマなどによりサーボモータが過負荷となった場合等には、制御装置３１は、当該電動シリンダ１５のサーボモータに異常が発生したことを認識できるようになっている。
第２圧力室２３内の低圧エアによって付勢されたピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃが第１軸１２Ａの下端と当接した状態において、電動シリンダ１５のサーボモータが制御装置３１によって正転されることで、昇降軸１２全体が一体となって下降される一方、電動シリンダ１５のサーボモータが制御装置３１によって逆転されると昇降軸１２全体が上昇されるようになっている。つまり、電動シリンダ１５によって、昇降軸１２全体が一体となって昇降されることで液バルブ１４が開閉されるようになっている。
それによって、制御装置３１はサーボモータの回転位置と回転速度を認識できるようになっている。また、サーボモータに電圧を印加している作動中において、ウォータハンマなどによりサーボモータが過負荷となった場合等には、制御装置３１は、当該電動シリンダ１５のサーボモータに異常が発生したことを認識できるようになっている。
第２圧力室２３内の低圧エアによって付勢されたピストン１２Ｂの突出部１２Ｂｃが第１軸１２Ａの下端と当接した状態において、電動シリンダ１５のサーボモータが制御装置３１によって正転されることで、昇降軸１２全体が一体となって下降される一方、電動シリンダ１５のサーボモータが制御装置３１によって逆転されると昇降軸１２全体が上昇されるようになっている。つまり、電動シリンダ１５によって、昇降軸１２全体が一体となって昇降されることで液バルブ１４が開閉されるようになっている。
【0016】
以上の構成において、充填装置１の各充填バルブ６による容器２への充填液３の充填作業は、次のようにして行われる。
充填バルブ６は、第２圧力室２３に低圧エアが供給されることで、ピストン１２Ｂが第１軸１２Ａと当接し、かつ、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体が下降端に下降されて液バルブ１４が閉鎖されている。そして、その状態で回転体４の回転に伴って供給位置Ａに充填バルブ６が位置すると、空の容器２が充填バルブ６の下方に供給されて、該容器２は図示しないグリッパによって保持される。なお、この時には、充填バルブ６に接続された高圧エア供給手段２７が作動されているが、電磁弁２８が閉鎖されているので、第１圧力室２２には高圧エアは供給されていない。
その後、回転体４の回転に伴って制御装置３１によって充填バルブ６の電動シリンダ１５が逆転されるので、昇降軸１２全体が上昇されて液バルブ１４が開放される（図２、図３（ａ）参照）。
このように液バルブ１４が開放されることで、吐出口１１Ａから充填液３が流下して容器２内への充填液３の充填が開始される。
この後、本実施例においては、電動シリンダ１５によって昇降軸１２を所要量、昇降させることで容器２内へ充填される充填液３の流量を変化させるようにしている。具体的には、図４に示すようにＴ１の時点で液バルブ１４を開放させてから先ず小流量Ｘ１で充填液３を充填し、その後、小流量Ｘ１から大流量Ｘ２に切り換えて充填を継続し、その後、再度小流量Ｘ１で充填をするようにしている。この小流量Ｘ１で所要時間充填を継続したら、その時点Ｔ２から電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を下降させて液バルブ１４の閉鎖作動に移行するが、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を下降させ始めた直後の時点Ｔ３において制御装置３１は電磁弁２８を開放させる。
これにより、第２圧力室２２に高圧エアが供給されるので、該高圧エアによってピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃが、第２圧力室２３内の低圧エアの付勢力に打ち勝って速やかに下降されて弁体１８が弁座１９に迅速に着座し、液バルブ１４が閉鎖される（図３（ｂ）の状態）。この時点Ｔ４で容器２内への充填液３の充填が終了する。
つまり、本実施例では、液バルブ１４を開放した時点Ｔ１から液バルブ１４を閉鎖するために昇降軸１２全体（弁体１８）を下降させる時点Ｔ２までは電動シリンダ１５によって弁体１８を昇降させるようにしてあり、時点Ｔ２から液バルブ１４の閉鎖作動に移行した直後の時点Ｔ３で第１圧力室２２に供給された高圧エアによってピストン１２Ｂ，第２軸１２Ｃ（弁体１８）を迅速に下降させ、Ｔ３の時点で液バルブ１４が完全に閉鎖されるようになっている。
なお、図４における右端に参考として想像線で示した斜線は、Ｔ２の時点から継続した電動シリンダ１５によって昇降軸１２を下降させて液バルブ１４が完全に閉鎖される場合の流量と時間との関係を示しており、この場合には、液バルブ１４が閉鎖される時点Ｔ５が遅くなる。
これと比較すると、本実施例においては、液バルブ１４の閉鎖時に高圧エアによって弁体１８を下降させることで、液バルブ１４が完全に閉鎖される時点Ｔ４が速くなっている。
以上のようにして充填装置１が備える各充填バルブ６によって充填液３の充填が終了した容器２は、その後、グリッパによる保持を解放されてから排出ホイール８によって回転体４から排出されるようになっている。
充填バルブ６は、第２圧力室２３に低圧エアが供給されることで、ピストン１２Ｂが第１軸１２Ａと当接し、かつ、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体が下降端に下降されて液バルブ１４が閉鎖されている。そして、その状態で回転体４の回転に伴って供給位置Ａに充填バルブ６が位置すると、空の容器２が充填バルブ６の下方に供給されて、該容器２は図示しないグリッパによって保持される。なお、この時には、充填バルブ６に接続された高圧エア供給手段２７が作動されているが、電磁弁２８が閉鎖されているので、第１圧力室２２には高圧エアは供給されていない。
その後、回転体４の回転に伴って制御装置３１によって充填バルブ６の電動シリンダ１５が逆転されるので、昇降軸１２全体が上昇されて液バルブ１４が開放される（図２、図３（ａ）参照）。
このように液バルブ１４が開放されることで、吐出口１１Ａから充填液３が流下して容器２内への充填液３の充填が開始される。
この後、本実施例においては、電動シリンダ１５によって昇降軸１２を所要量、昇降させることで容器２内へ充填される充填液３の流量を変化させるようにしている。具体的には、図４に示すようにＴ１の時点で液バルブ１４を開放させてから先ず小流量Ｘ１で充填液３を充填し、その後、小流量Ｘ１から大流量Ｘ２に切り換えて充填を継続し、その後、再度小流量Ｘ１で充填をするようにしている。この小流量Ｘ１で所要時間充填を継続したら、その時点Ｔ２から電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を下降させて液バルブ１４の閉鎖作動に移行するが、電動シリンダ１５によって昇降軸１２全体を下降させ始めた直後の時点Ｔ３において制御装置３１は電磁弁２８を開放させる。
これにより、第２圧力室２２に高圧エアが供給されるので、該高圧エアによってピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃが、第２圧力室２３内の低圧エアの付勢力に打ち勝って速やかに下降されて弁体１８が弁座１９に迅速に着座し、液バルブ１４が閉鎖される（図３（ｂ）の状態）。この時点Ｔ４で容器２内への充填液３の充填が終了する。
つまり、本実施例では、液バルブ１４を開放した時点Ｔ１から液バルブ１４を閉鎖するために昇降軸１２全体（弁体１８）を下降させる時点Ｔ２までは電動シリンダ１５によって弁体１８を昇降させるようにしてあり、時点Ｔ２から液バルブ１４の閉鎖作動に移行した直後の時点Ｔ３で第１圧力室２２に供給された高圧エアによってピストン１２Ｂ，第２軸１２Ｃ（弁体１８）を迅速に下降させ、Ｔ３の時点で液バルブ１４が完全に閉鎖されるようになっている。
なお、図４における右端に参考として想像線で示した斜線は、Ｔ２の時点から継続した電動シリンダ１５によって昇降軸１２を下降させて液バルブ１４が完全に閉鎖される場合の流量と時間との関係を示しており、この場合には、液バルブ１４が閉鎖される時点Ｔ５が遅くなる。
これと比較すると、本実施例においては、液バルブ１４の閉鎖時に高圧エアによって弁体１８を下降させることで、液バルブ１４が完全に閉鎖される時点Ｔ４が速くなっている。
以上のようにして充填装置１が備える各充填バルブ６によって充填液３の充填が終了した容器２は、その後、グリッパによる保持を解放されてから排出ホイール８によって回転体４から排出されるようになっている。
【0017】
以上のように、本実施例の充填装置１は、容器２内への充填液３の充填時に液バルブ１４を閉鎖する際に第１圧力室２２に高圧エアを供給することでピストン１２Ｂと第２軸１２Ｃ（弁体１８）を迅速に下降させて液バルブ１４を閉鎖することができる。
換言すると、充填バルブ６は基本的に電動シリンダ１５を用いて液バルブ１４を開閉して充填液３を充填する構成となっているが、液バルブ１４を閉鎖する際には電動シリンダ１５の代わりに高圧エアを用いて液バルブ１４を閉鎖する構成となっている。これにより、液バルブ１４を閉鎖する際には、十分な弁体１８の締付推力を得ることができるとともに、弁体１８を迅速に弁座１９に着座させて液バルブ１４を迅速に閉鎖することができる。
したがって、粘性が高いケチャップ等の充填液３を容器２に充填する場合であっても、充填液３の充填完了時に充填バルブ６の吐出口１１Ａから液垂れを防止して周辺が汚染されることを確実に防止することができる。
また、本実施例によれば、粘性が大きく異なる複数の種類の充填液であっても充填バルブ６を用いて充填を行うことができるので、汎用性の高い充填装置１を提供することができる。
換言すると、充填バルブ６は基本的に電動シリンダ１５を用いて液バルブ１４を開閉して充填液３を充填する構成となっているが、液バルブ１４を閉鎖する際には電動シリンダ１５の代わりに高圧エアを用いて液バルブ１４を閉鎖する構成となっている。これにより、液バルブ１４を閉鎖する際には、十分な弁体１８の締付推力を得ることができるとともに、弁体１８を迅速に弁座１９に着座させて液バルブ１４を迅速に閉鎖することができる。
したがって、粘性が高いケチャップ等の充填液３を容器２に充填する場合であっても、充填液３の充填完了時に充填バルブ６の吐出口１１Ａから液垂れを防止して周辺が汚染されることを確実に防止することができる。
また、本実施例によれば、粘性が大きく異なる複数の種類の充填液であっても充填バルブ６を用いて充填を行うことができるので、汎用性の高い充填装置１を提供することができる。
【0018】
なお、上記実施例においては、第２軸１２Ｃの上端にピストン１２Ｂを一体に設けて、ピストン１２Ｂを第１軸１２Ａに接離させているが、ピストン１２Ｂは第２軸１２Ｃの上端ではなく、上端よりも下方側となる外周部に設けても良い。その場合、第２軸１２Ｃの上端が直接、第１軸１２Ａと接離する構成となる。
また、上記実施例においては、液バルブ１４を開放した後に、小流量Ｘ１、大流量Ｘ２そして再度小流量Ｘ１に切り換えて充填液３の充填を行っているが、液バルブ１４を開放してからの流量の変更は、充填液３の種類等に応じて適宜変更することができる。つまり、例えば液バルブ１４の開放後に、先ず大流量Ｘ２で充填を進めて、その後に小流量Ｘ１に切り換えてから第１圧力室２２に高圧エアを供給して液バルブ１４を閉鎖するようにしても良い。あるいは、液バルブ１４を開放してから閉鎖する直前まで小流量Ｘ１又は大流量Ｘ２の一定流量で充填液３を充填するようにしても良い。例えば、果汁の粒等の固形物を含む充填液３を容器２に充填する場合には、液バルブ１４を開放してから大流量Ｘ２だけで充填することで、充填液３を円滑に容器２内に充填することができる。このように、液バルブ１４を開放してから閉鎖するまでの充填中における流量は、充填液３の液種に応じて適宜変更しても良い。
また、充填液３の充填作業中において、個別の充填バルブ６の電動シリンダ１５（サーボモータ）に何らかの異常が生じた場合には、制御装置３１は、それに接続された導管２５の電磁弁２８の弁体の位置を強制的に切り換えて開放させることができる。それにより、開放された電磁弁２８に対応する充填バルブ６の第１圧力室２２に高圧エアが供給されるので、ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃが下降されて液バルブ１４が強制的に閉鎖される。それによって、当該異常が生じた充填バルブ６からの液漏れを防止することができる。
また、上記実施例においては、付勢手段として第２圧力室２３に供給される低圧エアを想定しているが、低圧エアの代わりに第２圧力室内にコイルばねを弾装してピストン１２Ｂ及び第２軸を上方に向けて付勢するようにしてもよい。
また、上記実施例においては、液バルブ１４を開放した後に、小流量Ｘ１、大流量Ｘ２そして再度小流量Ｘ１に切り換えて充填液３の充填を行っているが、液バルブ１４を開放してからの流量の変更は、充填液３の種類等に応じて適宜変更することができる。つまり、例えば液バルブ１４の開放後に、先ず大流量Ｘ２で充填を進めて、その後に小流量Ｘ１に切り換えてから第１圧力室２２に高圧エアを供給して液バルブ１４を閉鎖するようにしても良い。あるいは、液バルブ１４を開放してから閉鎖する直前まで小流量Ｘ１又は大流量Ｘ２の一定流量で充填液３を充填するようにしても良い。例えば、果汁の粒等の固形物を含む充填液３を容器２に充填する場合には、液バルブ１４を開放してから大流量Ｘ２だけで充填することで、充填液３を円滑に容器２内に充填することができる。このように、液バルブ１４を開放してから閉鎖するまでの充填中における流量は、充填液３の液種に応じて適宜変更しても良い。
また、充填液３の充填作業中において、個別の充填バルブ６の電動シリンダ１５（サーボモータ）に何らかの異常が生じた場合には、制御装置３１は、それに接続された導管２５の電磁弁２８の弁体の位置を強制的に切り換えて開放させることができる。それにより、開放された電磁弁２８に対応する充填バルブ６の第１圧力室２２に高圧エアが供給されるので、ピストン１２Ｂ及び第２軸１２Ｃが下降されて液バルブ１４が強制的に閉鎖される。それによって、当該異常が生じた充填バルブ６からの液漏れを防止することができる。
また、上記実施例においては、付勢手段として第２圧力室２３に供給される低圧エアを想定しているが、低圧エアの代わりに第２圧力室内にコイルばねを弾装してピストン１２Ｂ及び第２軸を上方に向けて付勢するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0019】
１…充填装置 ２…容器
３…充填液 ６…充填バルブ
１１…バルブ本体 １１Ａ…吐出口
１２…昇降軸 １２Ａ…第１軸
１２Ｂ…ピストン １２Ｃ…第２軸
１３…液通路 １４…液バルブ
１５…電動シリンダ（電動駆動手段） １８‥弁体
１９‥弁座 ２２…第１圧力室
２７…高圧エア供給手段 ３１…制御装置
３…充填液 ６…充填バルブ
１１…バルブ本体 １１Ａ…吐出口
１２…昇降軸 １２Ａ…第１軸
１２Ｂ…ピストン １２Ｃ…第２軸
１３…液通路 １４…液バルブ
１５…電動シリンダ（電動駆動手段） １８‥弁体
１９‥弁座 ２２…第１圧力室
２７…高圧エア供給手段 ３１…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】