ウェイト計量式充填装置
【課題】容器口のシール力、並びにカウンタ圧による荷重を充填バルブと容器の保持手段との間の内力とし、前記両者を一体物として、その重量のみをロードセルに付加し得る構成を提供する。
【解決手段】内部に液通路１ｇを有し、同液通路１ｇを開閉する液弁１ｅ及び液弁駆動部１ｄを有する充填バルブ１と、同充填バルブ１とロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管７，８と、同構造体に設置したロードセル４によって構成されたウェイト計量式充填装置１０において、充填バルブ１に容器６を密封するための容器シール手段１ｆと、容器６を加減圧するためのガス通路１ｈを加えて充填バルブ1をロードセル4の荷重印加部４ｂに固定し、接続配管７，８に加圧ガス兼リターンガス用の配管９を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセル４で測定することを特徴とする。
【解決手段】内部に液通路１ｇを有し、同液通路１ｇを開閉する液弁１ｅ及び液弁駆動部１ｄを有する充填バルブ１と、同充填バルブ１とロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管７，８と、同構造体に設置したロードセル４によって構成されたウェイト計量式充填装置１０において、充填バルブ１に容器６を密封するための容器シール手段１ｆと、容器６を加減圧するためのガス通路１ｈを加えて充填バルブ1をロードセル4の荷重印加部４ｂに固定し、接続配管７，８に加圧ガス兼リターンガス用の配管９を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセル４で測定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壜、ＰＥＴボトル、缶等の容器に、充填重量を計測しつつ、液体を充填する装置に関し、詳しくは、炭酸飲料等のガス入り液体のガス圧力並びにシール力等の影響を受けずに精度の良い充填重量が得られる液体の充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
清涼飲料には、コーヒー・紅茶・緑茶及び天然果汁等のノンガス飲料と、サイダー及びコーラ等のガス入り飲料とがあるが、ガス入り液体を、容器に充填する際には、ガス入り液体の供給手段と該容器の注液部を密着し外界から遮断しておき、且つ溶解ガスの飽和圧力より高い圧力で加圧しておく必要がある。これは、充填液中の溶解ガスが容器内で発泡することなく、容器に流入するために必要な条件である。
従って、ガス入り液体の供給手段（給液配管並びに充填バルブ）と、容器の支持若しくは把持手段を備えたガス入り液体の充填装置においては、前記充填バルブと容器口とを密着させ外界から遮断するシール力が容器に加えられ、且つ溶解ガスの飽和圧力よりも高い圧力（カウンタ圧力）が容器内に作用するため、該容器に垂直外力がかかるので、重量を基に充填量（入味）の測定と制御を行うことが困難であった。
【０００３】
このため、従来技術では、ガス入り液体の給液配管部分にタービン式流量計若しくは超音波渦流量計（特許文献１参照）或いは電磁流量計を設置しておき、流量を積算することにより、入味を測定・制御する方法が一般的であった。
前記タービン式、超音波渦式、或いは電磁流量計等の流量計は、給液配管の計測部を通過する液体の流量を積算することにより、充填量として算出しているために、測定精度は良好とは言い得ないものである。
【０００４】
一方、充填液の供給手段（充填バルブ）と容器口を密着・シールする必要が無いノンガス飲料用充填装置においては、当該容器の支持若しくは把持手段の下部或いは近辺に計重手段（ロードセル）を備えた、入味精度の良い重量計測式充填装置が使用されている。
特許文献２は、ノンガス飲料の重量計測式充填装置の構成概要及び問題点と、その解決手段を紹介している。
即ち、垂直方向の荷重を検出するように設置されたロードセルと、このロードセルから水平に突出させた荷重印加部と、この荷重印加部に取り付けられ、荷重印加部のロードセルからの突出方向と逆の方向から押し込まれた容器の首部を弾力性により把持するグリップ手段と、グリップ手段に把持されている容器内に液体を充填する充填ノズルを備え、前記ロードセルによって荷重を検出しつつ、グリップ手段に把持されている容器内に所定量の液体の充填を行うウェイトフィラである。
【０００５】
本特許文献においては、グリップ手段にかかる水平方向の力を問題として、過大な水平方向力を回避する構造を紹介しているが、ガス入り液体充填装置特有の充填バルブと容器口とを密着させるシール力、及びカウンタ圧力等の容器にかかる垂直外力の問題について全く触れておらず、本発明者を含む関係者の調査範囲においては、前記シール力及びカウンタ圧力等の容器にかかる垂直力の影響を排除した重量計測式充填装置の公知技術は発見できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４０４２８号公報（図１、図３、図４）
【特許文献２】特開２００１−３９４９３号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術（特許文献２）において、ノンガス飲料の重量計測式充填の場合は、大気圧中で容器に液を充填中に、充填容器の支持若しくは把持手段に連結されたロードセルを介して、当該容器の充填液を含めた全重量を計測し、その重量が所定の値に達した時点で充填を停止する方式を提案している。即ち、前記全重量から空容器重量（風袋）を差し引いた値が、充填したノンガス液の重量である。
ガス入り飲料の充填の場合には、前記全重量に容器口のシール力並びにカウンタ圧力による荷重が加わり、それを含めた全重量は、充填液を含めた容器の重量よりも大きな値になることが多く、またカウンタ圧力の変動、シール力の変動などによっても変化してしまい、そのままでは安定したウェイト計量式充填装置を構成することが困難であった。従って、容器口のシール力、並びにカウンタ圧による荷重を充填バルブと容器の保持手段との間の内力とし、前記両者を一体物として、その重量のみをロードセルに付加し得る構成を発明する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の各課題に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段のウェイト計量式充填装置は、内部に液通路を有し、同液通路を開閉する液弁及び液弁駆動部を有する充填バルブと、同充填バルブとロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管と、同構造体に設置したロードセルによって構成されたウェイト計量式充填装置において、前記充填バルブに容器を密封するための容器シール手段と、同容器を加減圧するためのガス通路を加えて前記充填バルブをロードセルの荷重印加部に固定し、前記接続配管に加圧ガス兼リターンガス用の配管を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することを特徴とする。
【０００９】
（２）第２の手段のウェイト計量式充填装置は、第１の手段のウェイト計量式充填装置において、前記容器シール手段が容器把持装置を有する容器昇降手段と、前記充填バルブ下方に取り付けられた容器シール部材と、前記容器を容器シール部材に押し付けるための付勢手段から構成されることを特徴とする。
【００１０】
（３）第３の手段のウェイト計量式充填装置は、第１の手段のウェイト計量式充填装置において、前記容器シール手段が前記充填バルブと密封を保ちながら鉛直方向に昇降可能なセンタリングベルと、同ベルの昇降手段と、同ベルの下方に取り付けられた容器シール部材と、前記ロードセルの荷重印加部に固定した容器把持装置或いは容器保持装置から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、容器のシール時及びカウンタ圧力印加時に容器に作用する鉛直方向荷重を、全て構造体から独立した充填バルブの内力として吸収し、容器のシール手段、加減圧通路を含む充填バルブ、容器及び充填液等の重量のみをロードセルによって計測可能にすることと、充填バルブに接続されるガス配管と液配管に関しては、配管に可撓性を持たせることで、定常運転時におけるガス及び充填液から作用する外力を一定に保ち、前記重量への一定バイアスと見なし得るよう構成しておくことにより、ロードセルによる液充填中の計測重量が、目標充填重量に液充填前の計測重量を加算し、さらに落差量を減算した値に達したときに充填を停止する方法によって、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することによりウェイト計量式充填装置を提供する効果がある。
【００１２】
請求項２に係る効果は、容器シール手段として容器を昇降して密封・開放をする構成を採用しているため、充填バルブの構造が比較的簡単で、洗浄性が良い効果がある。
請求項３に係る効果は、容器シール手段としてセンタリングベルを昇降して開放・密封をする構成を採用しているため、セルフシール構造が可能となり、付勢手段が小さな力でよく、液充填後の容器は水平移動のみで、液こぼれの少ない充填装置を提供する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【図３】ロータリー式充填機械の充填工程を示した概略機能説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、ウェイト計量式充填装置の充填バルブと容器口が密着し、液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図２は、図１の充填バルブと容器口が分離・開放され、容器の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を図示せぬ垂直軸線（図１の右方向に位置する）を中心に水平面内で回転する旋回台（図示せず）周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図である。
図３において、矢印Ｓ方向から入口スターホイールＩの容器把持装置（図示せず）に供給された容器は、ロータリー式充填機械Ｆの旋回台周辺に複数配置されたウェイト計量式充填装置１０（図１及び図２参照）の容器把持装置５に受け取られ、容器導入が行われる。
【００１５】
図１において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル４は、ロードセル固定部４ａと水平に延びる他端のロードセル荷重印加部４ｂから構成され、当該荷重印加部４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー４ｃが備えられている。
前記ロードセル荷重印加部４ｂの延長端には、充填バルブ１が固着されている。ウェイト計量式充填装置１０は、ロードセル荷重印加部４ｂに固定するためのバルブ保持部材１ｂ、内部に液通路１ｇ、ガス通路１ｈを有するバルブ本体１ａ、液通路１ｇを開閉する液弁１ｅ及び液弁駆動部１ｄ、バルブ本体１ａ下部に取り付けた容器シール部材１ｆからなる充填バルブ１と、容器昇降手段２並びに圧縮ばね等の付勢手段３から構成されている。
【００１６】
前記容器昇降手段２は、バルブ本体１ａと一体のロッドガイド１ｃに案内され、前記バルブ本体１ａに平行に昇降するロッド２ａと、該ロッド２ａの下端部に備えられた把持装置取り付け部材２ｃ、並びに容器把持装置５により構成されている。把持装置取り付け部材２ｃは、バルブ本体１ａに対して昇降可能に貫通穴２ｄを有している。把持装置取り付け部材２ｃは、二つ割りの構造でもよい。壜、缶等の容器６の口を前記容器シール部材１ｆの下端に密着、或いは開放・対峙させることが可能な構造になっている。容器把持装置５は、開閉動作する一対の把持アームからなる周知のグリッパ（例えば、特許第３８８１６６２号）で構成されている。また、容器昇降手段２のロッド２ａの上端部は、水平に延びる平板部２ｅになっていて、その上面はロッド押え１２ａと対峙、或いは接触し得る位置に調整されており、該平板部２ｅの下面には付勢手段３の上端部の受け座２ｂが設けられている。当該付勢手段３の下端部は、前記バルブ本体１ａの上端部に設けられた受け座に支持されている。
従って、図１に示すごとく、前記ロッド押え１２ａが前記平板部２ｅと対峙して、両者間に隙間があるときには、前記付勢手段３の伸張力がロッド２ａを押し上げており、該ロッド２ａの下端の把持装置取り付け部材２ｃ及び容器把持装置５の引き上げにより、容器６の口は充填バルブ１の下端の容器シール部材１ｆに密着することになる。
【００１７】
さらに図１において、構造体Ｂ内には充填液供給配管Ｐ、ガス配管及び閉止弁Ｄ、液弁駆動用配管Ａが固定されている。
また、充填バルブ１と構造体Ｂとの間は、可撓部を有する接続配管である充填液供給配管８、ガスライン用配管９、液弁駆動エア用配管７とそれぞれ接続されている。
図１の状態で、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器６の口と充填バルブ１の下端部の容器シール部材１ｆとの密着力は、付勢手段３が発生する内力であり、ロードセルへの荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重としては、充填バルブ１の重量、容器６（充填液が内在すればそれを含める）の重量、並びに前記各配管７，８，９の重量の一部（ほぼ、二分の一で一定量）である。なお、充填バルブ１の重量と充填液供給配管８の重量には、ロータリー式充填機械Ｆが稼動中は常に液で満たされていることから、満杯の液重量の所定割合を加えておく必要がある。
この他に、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる荷重としては、充填液が持つ液圧及びガス圧、カウンタ圧力等が考えられるが、これらは充填バルブ１とそれに密着した容器６で形成する閉空間内の内力となり、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重にはなり得ない。前記各種の圧力が、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重にはなり得るのは、前記各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直方向の力であるが、この力は充填中には変化しない。
【００１８】
上記のロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重の吟味から、ガス入り液体の充填量を当該ロードセル４の重量計測により把握するためには、
液充填中の計測重量＝充填バルブ１の重量＋充填バルブ１内の液の重量＋各配管７，８，９の部分重量＋充填液供給配管８内の液の部分重量＋各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直力
＋容器６の重量＋容器６内の充填液の重量
から、
液充填前の計測重量＝充填バルブ１の重量＋充填バルブ１内の液の重量＋各配管７，８，９の部分重量＋充填液供給配管８内の液の部分重量＋各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直力
＋容器６の重量
を差し引けば良いことになる。
【００１９】
図３において、矢印Ｓ方向から入口スターホイールＩの容器把持装置（図示せず）に供給された容器６は、ロータリー式充填機械Ｆの旋回台周辺に複数配置されたウェイト計量式充填装置１０の容器把持装置５に受け取られ（図２参照）、前記旋回台が時計回りに旋回し、容器導入〜容器密封工程〔１〕を進むにしたがって、カムフォロワー１２ｃを下方に押付けているカムＣの作用を解除して、カムフォロワー１２ｃと一体となって昇降するロッド押え１２ａを上昇させることによって容器口をバルブ下端の容器シール部材１ｆに密着・密封する。（図１参照）ロッド押え１２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド１２ｂによって昇降自在となっている。
次いで、当該容器６は旋回台の旋回とともにカウンタ加圧工程〔２〕へ搬送され、ガス配管及び閉止弁Ｄ（図１参照）の作動によって、容器６内を加圧し、その後、空の容器６（液充填前）の重量計測工程〔３〕に入る。この工程〔３〕において、ロードセル４の発する重量信号は充填バルブ１の制御装置（図示せず）に記憶される。
【００２０】
ロータリー式充填機械Ｆの旋回台はさらに時計回りに旋回し、充填工程〔４〕に入ると、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）は、指令を送って構造体Ｂ内の電磁弁１１を作動させ、ピストンからなる液弁駆動部１ｄ及び液弁駆動エア用配管７内のエアを抜いて液弁１ｅを上昇させて開いて液体の充填を行い、その後、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）からの液弁閉止指令に対して即応可能な状態を維持する。
一方、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）は、空の容器６（液充填前）の重量計測工程〔３〕において、ロードセル４の発する重量信号を受信し記憶してから後も、当該ロードセル４の発する重量信号を引き続き監視しており、信号の値が下記の限界値に等しくなった時点で、指令を送って電磁弁１１を作動させ、液弁駆動エア用配管７を介して液弁駆動用エアを液弁駆動部１ｄに送り、液弁１ｅを閉じる。
限界値＝所定の充填液重量−落差量＋液充填前の計測重量
【００２１】
次いで、ホールド工程〔５〕は充填液の波打ちや発泡を抑えるための静置であり、充填は停止したまま充填済み容器６は搬送される。
スニフト工程〔６〕は、カウンタ圧力の解除であり、ガス配管及び閉止弁Ｄ（図１参照）の作動によって、容器６内のガスを排出し大気圧に戻す。
次の重量計測工程〔７〕において、あらためてロードセル４の計測重量データを品質管理用コンピュータ（図示せず）に伝送し、該コンピュータは前記液充填前の空の容器の重量計測工程〔３〕での計測重量と差し引き演算を行う。
なお、工程〔２〕〜〔７〕の充填装置の状態は、図１に示された通りである。
前記ロータリー式充填機械Ｆの旋回台最後の工程は、出口スターホイールＯの直前の容器開放〜容器排出工程〔８〕である。この時には、図２に示されるように、付勢手段３の伸張力に抗して、カムＣがカムフォロワー１２ｃを押し下げ、カムフォロワー１２ｃと一体となって昇降するロッド押え１２ａがロッド２ａの上端部に形成された水平に延びる平板部２ｅを介して、把持装置取り付け部材２ｃ並びに容器把持装置５を押し下げるので、容器６は充填バルブ下端との密着を解除され下降する。その後、該容器６は、出口スターホイールＯの把持装置（図示せず）に受け渡されて、Ｔ方向に備えられた封栓機器に搬送されて行く。
【００２２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の構成が、第１の実施の形態の構成と異なる点は、容器把持装置２５並びに容器２６は昇降せず、充填バルブ２１に付設されたセンタリングベル２２ｃが昇降して、壜、缶等の容器２６の口を前記バルブ２１から開放、或いは下端部に連結させる構成になっていることである。機能的には略同様である。
以下に図に基づいて第２の実施の形態を説明する。図４は、ウェイト計量式充填装置２０の充填バルブ下部の容器シール部材２２ｆと容器口が密着し、ガス入り液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図５は、図４の充填バルブ下部の容器シール部材２２ｆと容器口が分離・開放され、容器２６の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を図示せぬ垂直軸線（図４の右方向に位置する）を中心に水平面内で回転する旋回台（図示せず）周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図であり、第２の実施の形態の作用と充填工程の関係を説明する際にも引用できるものである。
【００２３】
図４において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル２４は、図示せぬロードセル固定部と水平に延びる他端のロードセル荷重印加部２４ｂから構成され、当該荷重印加部２４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー（図示せず）が備えられている。
前記ロードセル荷重印加部２４ｂの延長端には、充填バルブ２１が固着されている。ウェイト計量式充填装置２０は、ロードセル荷重印加部２４ｂに固定するためのバルブ保持部材２１ｂ、内部に液通路２１ｇ、ガス通路２１ｈを有するバルブ本体２１ａ、液通路２１ｇを開閉する液弁２１ｅ及び液弁駆動部２１ｄ、バルブ本体２１ａとベルシール部材２２ｇによって密閉を保ちながら昇降可能なセンタリングベル２２ｃの下部に取り付けられた容器シール部材２２ｆ、バルブ保持部材２１ｂに取り付けられた容器把持装置２５からなる充填バルブ２１と、ベル昇降手段２２並びに圧縮ばね等の付勢手段２３から構成されている。
【００２４】
前記ベル昇降手段２２は、ロッドガイド２１ｃに案内され、前記バルブ本体２１ａに平行に昇降するロッド２２ａ及びベル取付部材２２ｊから構成されており、ベル取付部材２２ｊによってロッド２２ａにセンタリングベル２２ｃが取り付けられている。
ロッド２２ａの上端部には、カムフォロワー３２ｃと一体の昇降部材３２ａの下方に設けられたフックに係合する係合部材２２ｂが設けてあり、また、該ロッド２２ａの中間部には水平に突出したロッド側付勢手段受け座２２ｈが設けてあって、バルブ本体２１ａの上方に延びるバルブ端部材２１ｆに備えられたバルブ端付勢手段受け座２１ｉとの間に挟圧された付勢手段２３の伸張力によって、該ロッド２２ａ並びに下端部に付設されたセンタリングベル２２ｃは、下方に付勢されている。昇降部材３２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド３２ｂによって昇降自在となっている。
一方、液体を充填される容器２６は、前記バルブ保持部材２１ｂの下面に、水平かつ把持中心が前記充填バルブ２１の中心に一致するように、取り付けられた容器把持装置２５によって保持されているので、下方に付勢されているセンタリングベル２２ｃは、容器２６の口に密着し、容器シール部材２２ｆの作用で容器を密封する。
【００２５】
図４の状態で、ロードセル荷重印加部２４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器口とセンタリングベル２２ｃとの密着力は、付勢手段２３が発生する内力であり、ロードセル２４の荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重並びに液体の充填量（重量ベース）については、第１の実施の形態の扱い方と同様になる。
図５の状態は、図３の容器導入〜容器密封工程〔１〕及び容器開放〜容器排出工程〔８〕のときのものである。
即ち、カムＣが作用してカムフォロワー３２ｃを押し上げており、カムフォロワー３２ｃの下方に設けられたフックが、ロッド２２ａの上端に設けられた係合部材２２ｂに係合して引き上げるため、センタリングベル２２ｃは容器口から分離しており、容器２６は容器把持装置２５に受け渡されることも、また、容器把持装置２５から分離し引き取られることも可能になっている。
【００２６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の構成が、第２の実施の形態の構成と異なる点は、容器の把持装置は存在せず、壜、缶等の容器５６は入口スターホイールＩ（図３参照）から送り込まれて、バルブ保持部材５１ｂの下部に直接載置されていることである。機能的には略同様である。
以下に図に基づいて第３の実施の形態を説明する。図６は、ウェイト計量式充填装置３０の充填バルブ下部の容器シール部材５２ｆと容器口が密着し、ガス入り液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図７は、図６の充填バルブ下部の容器シール部材５２ｆと容器口が分離・開放され、容器５６の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を旋回台周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図であり、第３の実施の形態の作用と充填工程の関係を説明する際にも引用できるものである。
【００２７】
図６において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル５４は、図示せぬロードセル固定部と水平に延びる他端のロードセル荷重印加部５４ｂから構成され、当該荷重印加部５４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー（図示せず）が備えられている。
前記ロードセル荷重印加部５４ｂの延長端には、充填バルブ５１が固着されている。ウェイト計量式充填装置３０は、ロードセル荷重印加部５４ｂに固定するためのバルブ保持部材５１ｂ、内部に液通路５１ｇ、ガス通路５１ｈを有するバルブ本体５１ａ、液通路５１ｇを開閉する液弁５１ｅ、及び液弁駆動部５１ｄ、バルブ本体５１ａとベルシール部材５２ｇによって密閉を保ちながら昇降可能なセンタリングベル５２ｃ、その下方に取り付けられた容器シール部材５２ｆ、バルブ保持部材５１ｂに取り付けられた、例えば特許第３５２１８１６号等に開示されている加速アーム５５等からなる充填バルブ５１と、センタリングベル昇降手段５２並びに付勢手段５３から構成されている。
【００２８】
前記センタリングベル昇降手段５２は、ロッドガイド５１ｃに案内され、前記バルブ本体５１ａに平行に昇降するロッド５２ａ及びセンタリングベル取付部材５２ｊから構成されており、センタリングベル取付部材５２ｊによってロッド５２ａにセンタリングベル５２ｃが取り付けられている。ロッド５２ａの上端部には、カムフォロワー６２ｃと一体の昇降部材６２ａの下端に設けられたフックに係合する係合部材５２ｂが設けてあり、また、該ロッド５２ａの中間部には水平に突出したロッド側付勢手段受け座５２ｈが設けてあって、バルブ本体５１ａの上方に延びるバルブ端部材５１ｆに備えられたバルブ端付勢手段受け座５１ｉとの間に挟圧された付勢手段５３の伸張力によって、該ロッド５２ａ並びに下端部に付設されたセンタリングベル５２ｃは、下方に付勢されている。昇降部材６２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド６２ｂによって昇降自在となっている。
一方、液体を充填される容器５６は、前記バルブ保持部材５１ｂの下部に水平、かつ容器中心が前記バルブ５１の中心に一致するように載置されているので、下方に付勢されているセンタリングベル５２ｃは、容器５６の口に密着し、容器シール部材５２ｆの作用で缶を密封する。
【００２９】
図６の状態で、ロードセル荷重印加部５４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器口とセンタリングベル５２ｃとの密着力は、付勢手段５３が発生する内力であり、ロードセル５４の荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重並びに液体の充填量（重量ベース）については、第１の実施の形態の扱い方と同様になる。
図７の状態は、図３の容器導入〜容器密封工程〔１〕及び容器開放〜容器排出工程〔８〕のときのものである。
即ち、カムＣが作用してカムフォロワー６２ｃを押し上げており、カムフォロワー６２ｃの下方に設けられたフックが、ロッド５２ａの上端に設けられた係合部材５２ｂに係合して引き上げるため、センタリングベル５２ｃは容器口から分離しており、容器５６は容器搬送装置（図示せず）に受け渡されることも、また、容器搬送装置から分離し引き取られることも可能になっている。
【００３０】
なお、第１及び第２の実施の形態の構成において、カムフォロワー１２ｃ、３２ｃを機能させる手段として、カムＣに代えて手動切替弁制御の空気圧シリンダを用いてもよい。
また、ロードセル４、２４を固定する構造体も、ロータリー式充填機械の構造体Ｂに限定せず、本発明のガス入り液体充填装置一式を付設したスタンドに代えてもよい。
さらに、カムフォロワー１２ｃ、３２ｃを機能させる手段として、作業者の発揮する直接的押し下げ力、あるいは位置のロックが可能な手動レバーを用いることも含めることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１、２１、５１ 充填バルブ
１ａ、２１ａ、５１ａ バルブ本体
１ｂ、２１ｂ，５１ｂ バルブ保持部材
１ｄ、２１ｄ，５１ｄ 液弁駆動部
１ｅ、２１ｅ、５１ｅ 液弁
１ｆ、２２ｆ，５２ｆ 容器シール部材
１ｇ、２１ｇ，５１ｇ 液通路
１ｈ、２１ｈ，５１ｈ ガス通路
２ 容器昇降手段
２ａ、２２ａ，５２ａ ロッド
２ｃ 把持装置取り付け部材
３，２３，５３ 付勢手段
４、２４，５４ ロードセル
４ｂ、２４ｂ，５４ｂ ロードセル荷重印加部
５、２５ 容器把持装置
６，２６，５６ 容器
７，２７ 液弁駆動エア用配管
８，２８ 充填液供給配管
９，２９ ガスライン用配管
１０，２０，３０ウェイト計量式充填装置
１２ｃ、３２ｃ，６２ｃ カムフォロワー
２１ｂ、５１ｂ バルブ保持部材
２２、５２ センタリングベル昇降手段
２２ｇ、５２ｇ ベルシール部材
２２ｊ、５２ｊ ベル取付部材
５５ 加速アーム
Ａ 液弁駆動用配管
Ｂ 構造体
Ｃ カム
Ｄ ガス配管及び閉止弁
Ｆ ロータリー式充填機械
Ｉ 入口スターホイール
Ｏ 出口スターホイール
Ｐ 充填液供給配管
〔１〕容器導入〜容器密封工程
〔２〕カウンタ加圧工程
〔３〕空容器重量計測工程
〔４〕充填工程
〔５〕ホールド工程
〔６〕スニフト工程
〔７〕重量計測工程
〔８〕容器開放〜容器排出工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壜、ＰＥＴボトル、缶等の容器に、充填重量を計測しつつ、液体を充填する装置に関し、詳しくは、炭酸飲料等のガス入り液体のガス圧力並びにシール力等の影響を受けずに精度の良い充填重量が得られる液体の充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
清涼飲料には、コーヒー・紅茶・緑茶及び天然果汁等のノンガス飲料と、サイダー及びコーラ等のガス入り飲料とがあるが、ガス入り液体を、容器に充填する際には、ガス入り液体の供給手段と該容器の注液部を密着し外界から遮断しておき、且つ溶解ガスの飽和圧力より高い圧力で加圧しておく必要がある。これは、充填液中の溶解ガスが容器内で発泡することなく、容器に流入するために必要な条件である。
従って、ガス入り液体の供給手段（給液配管並びに充填バルブ）と、容器の支持若しくは把持手段を備えたガス入り液体の充填装置においては、前記充填バルブと容器口とを密着させ外界から遮断するシール力が容器に加えられ、且つ溶解ガスの飽和圧力よりも高い圧力（カウンタ圧力）が容器内に作用するため、該容器に垂直外力がかかるので、重量を基に充填量（入味）の測定と制御を行うことが困難であった。
【０００３】
このため、従来技術では、ガス入り液体の給液配管部分にタービン式流量計若しくは超音波渦流量計（特許文献１参照）或いは電磁流量計を設置しておき、流量を積算することにより、入味を測定・制御する方法が一般的であった。
前記タービン式、超音波渦式、或いは電磁流量計等の流量計は、給液配管の計測部を通過する液体の流量を積算することにより、充填量として算出しているために、測定精度は良好とは言い得ないものである。
【０００４】
一方、充填液の供給手段（充填バルブ）と容器口を密着・シールする必要が無いノンガス飲料用充填装置においては、当該容器の支持若しくは把持手段の下部或いは近辺に計重手段（ロードセル）を備えた、入味精度の良い重量計測式充填装置が使用されている。
特許文献２は、ノンガス飲料の重量計測式充填装置の構成概要及び問題点と、その解決手段を紹介している。
即ち、垂直方向の荷重を検出するように設置されたロードセルと、このロードセルから水平に突出させた荷重印加部と、この荷重印加部に取り付けられ、荷重印加部のロードセルからの突出方向と逆の方向から押し込まれた容器の首部を弾力性により把持するグリップ手段と、グリップ手段に把持されている容器内に液体を充填する充填ノズルを備え、前記ロードセルによって荷重を検出しつつ、グリップ手段に把持されている容器内に所定量の液体の充填を行うウェイトフィラである。
【０００５】
本特許文献においては、グリップ手段にかかる水平方向の力を問題として、過大な水平方向力を回避する構造を紹介しているが、ガス入り液体充填装置特有の充填バルブと容器口とを密着させるシール力、及びカウンタ圧力等の容器にかかる垂直外力の問題について全く触れておらず、本発明者を含む関係者の調査範囲においては、前記シール力及びカウンタ圧力等の容器にかかる垂直力の影響を排除した重量計測式充填装置の公知技術は発見できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４０４２８号公報（図１、図３、図４）
【特許文献２】特開２００１−３９４９３号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術（特許文献２）において、ノンガス飲料の重量計測式充填の場合は、大気圧中で容器に液を充填中に、充填容器の支持若しくは把持手段に連結されたロードセルを介して、当該容器の充填液を含めた全重量を計測し、その重量が所定の値に達した時点で充填を停止する方式を提案している。即ち、前記全重量から空容器重量（風袋）を差し引いた値が、充填したノンガス液の重量である。
ガス入り飲料の充填の場合には、前記全重量に容器口のシール力並びにカウンタ圧力による荷重が加わり、それを含めた全重量は、充填液を含めた容器の重量よりも大きな値になることが多く、またカウンタ圧力の変動、シール力の変動などによっても変化してしまい、そのままでは安定したウェイト計量式充填装置を構成することが困難であった。従って、容器口のシール力、並びにカウンタ圧による荷重を充填バルブと容器の保持手段との間の内力とし、前記両者を一体物として、その重量のみをロードセルに付加し得る構成を発明する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の各課題に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段のウェイト計量式充填装置は、内部に液通路を有し、同液通路を開閉する液弁及び液弁駆動部を有する充填バルブと、同充填バルブとロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管と、同構造体に設置したロードセルによって構成されたウェイト計量式充填装置において、前記充填バルブに容器を密封するための容器シール手段と、同容器を加減圧するためのガス通路を加えて前記充填バルブをロードセルの荷重印加部に固定し、前記接続配管に加圧ガス兼リターンガス用の配管を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することを特徴とする。
【０００９】
（２）第２の手段のウェイト計量式充填装置は、第１の手段のウェイト計量式充填装置において、前記容器シール手段が容器把持装置を有する容器昇降手段と、前記充填バルブ下方に取り付けられた容器シール部材と、前記容器を容器シール部材に押し付けるための付勢手段から構成されることを特徴とする。
【００１０】
（３）第３の手段のウェイト計量式充填装置は、第１の手段のウェイト計量式充填装置において、前記容器シール手段が前記充填バルブと密封を保ちながら鉛直方向に昇降可能なセンタリングベルと、同ベルの昇降手段と、同ベルの下方に取り付けられた容器シール部材と、前記ロードセルの荷重印加部に固定した容器把持装置或いは容器保持装置から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、容器のシール時及びカウンタ圧力印加時に容器に作用する鉛直方向荷重を、全て構造体から独立した充填バルブの内力として吸収し、容器のシール手段、加減圧通路を含む充填バルブ、容器及び充填液等の重量のみをロードセルによって計測可能にすることと、充填バルブに接続されるガス配管と液配管に関しては、配管に可撓性を持たせることで、定常運転時におけるガス及び充填液から作用する外力を一定に保ち、前記重量への一定バイアスと見なし得るよう構成しておくことにより、ロードセルによる液充填中の計測重量が、目標充填重量に液充填前の計測重量を加算し、さらに落差量を減算した値に達したときに充填を停止する方法によって、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することによりウェイト計量式充填装置を提供する効果がある。
【００１２】
請求項２に係る効果は、容器シール手段として容器を昇降して密封・開放をする構成を採用しているため、充填バルブの構造が比較的簡単で、洗浄性が良い効果がある。
請求項３に係る効果は、容器シール手段としてセンタリングベルを昇降して開放・密封をする構成を採用しているため、セルフシール構造が可能となり、付勢手段が小さな力でよく、液充填後の容器は水平移動のみで、液こぼれの少ない充填装置を提供する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【図３】ロータリー式充填機械の充填工程を示した概略機能説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の充填時の状態を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るウェイト計量式充填装置の容器導入時若しくは容器排出時の状態を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、ウェイト計量式充填装置の充填バルブと容器口が密着し、液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図２は、図１の充填バルブと容器口が分離・開放され、容器の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を図示せぬ垂直軸線（図１の右方向に位置する）を中心に水平面内で回転する旋回台（図示せず）周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図である。
図３において、矢印Ｓ方向から入口スターホイールＩの容器把持装置（図示せず）に供給された容器は、ロータリー式充填機械Ｆの旋回台周辺に複数配置されたウェイト計量式充填装置１０（図１及び図２参照）の容器把持装置５に受け取られ、容器導入が行われる。
【００１５】
図１において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル４は、ロードセル固定部４ａと水平に延びる他端のロードセル荷重印加部４ｂから構成され、当該荷重印加部４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー４ｃが備えられている。
前記ロードセル荷重印加部４ｂの延長端には、充填バルブ１が固着されている。ウェイト計量式充填装置１０は、ロードセル荷重印加部４ｂに固定するためのバルブ保持部材１ｂ、内部に液通路１ｇ、ガス通路１ｈを有するバルブ本体１ａ、液通路１ｇを開閉する液弁１ｅ及び液弁駆動部１ｄ、バルブ本体１ａ下部に取り付けた容器シール部材１ｆからなる充填バルブ１と、容器昇降手段２並びに圧縮ばね等の付勢手段３から構成されている。
【００１６】
前記容器昇降手段２は、バルブ本体１ａと一体のロッドガイド１ｃに案内され、前記バルブ本体１ａに平行に昇降するロッド２ａと、該ロッド２ａの下端部に備えられた把持装置取り付け部材２ｃ、並びに容器把持装置５により構成されている。把持装置取り付け部材２ｃは、バルブ本体１ａに対して昇降可能に貫通穴２ｄを有している。把持装置取り付け部材２ｃは、二つ割りの構造でもよい。壜、缶等の容器６の口を前記容器シール部材１ｆの下端に密着、或いは開放・対峙させることが可能な構造になっている。容器把持装置５は、開閉動作する一対の把持アームからなる周知のグリッパ（例えば、特許第３８８１６６２号）で構成されている。また、容器昇降手段２のロッド２ａの上端部は、水平に延びる平板部２ｅになっていて、その上面はロッド押え１２ａと対峙、或いは接触し得る位置に調整されており、該平板部２ｅの下面には付勢手段３の上端部の受け座２ｂが設けられている。当該付勢手段３の下端部は、前記バルブ本体１ａの上端部に設けられた受け座に支持されている。
従って、図１に示すごとく、前記ロッド押え１２ａが前記平板部２ｅと対峙して、両者間に隙間があるときには、前記付勢手段３の伸張力がロッド２ａを押し上げており、該ロッド２ａの下端の把持装置取り付け部材２ｃ及び容器把持装置５の引き上げにより、容器６の口は充填バルブ１の下端の容器シール部材１ｆに密着することになる。
【００１７】
さらに図１において、構造体Ｂ内には充填液供給配管Ｐ、ガス配管及び閉止弁Ｄ、液弁駆動用配管Ａが固定されている。
また、充填バルブ１と構造体Ｂとの間は、可撓部を有する接続配管である充填液供給配管８、ガスライン用配管９、液弁駆動エア用配管７とそれぞれ接続されている。
図１の状態で、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器６の口と充填バルブ１の下端部の容器シール部材１ｆとの密着力は、付勢手段３が発生する内力であり、ロードセルへの荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重としては、充填バルブ１の重量、容器６（充填液が内在すればそれを含める）の重量、並びに前記各配管７，８，９の重量の一部（ほぼ、二分の一で一定量）である。なお、充填バルブ１の重量と充填液供給配管８の重量には、ロータリー式充填機械Ｆが稼動中は常に液で満たされていることから、満杯の液重量の所定割合を加えておく必要がある。
この他に、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる荷重としては、充填液が持つ液圧及びガス圧、カウンタ圧力等が考えられるが、これらは充填バルブ１とそれに密着した容器６で形成する閉空間内の内力となり、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重にはなり得ない。前記各種の圧力が、ロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重にはなり得るのは、前記各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直方向の力であるが、この力は充填中には変化しない。
【００１８】
上記のロードセル荷重印加部４ｂにかかる鉛直方向荷重の吟味から、ガス入り液体の充填量を当該ロードセル４の重量計測により把握するためには、
液充填中の計測重量＝充填バルブ１の重量＋充填バルブ１内の液の重量＋各配管７，８，９の部分重量＋充填液供給配管８内の液の部分重量＋各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直力
＋容器６の重量＋容器６内の充填液の重量
から、
液充填前の計測重量＝充填バルブ１の重量＋充填バルブ１内の液の重量＋各配管７，８，９の部分重量＋充填液供給配管８内の液の部分重量＋各配管７，８，９の曲げ剛性による鉛直力
＋容器６の重量
を差し引けば良いことになる。
【００１９】
図３において、矢印Ｓ方向から入口スターホイールＩの容器把持装置（図示せず）に供給された容器６は、ロータリー式充填機械Ｆの旋回台周辺に複数配置されたウェイト計量式充填装置１０の容器把持装置５に受け取られ（図２参照）、前記旋回台が時計回りに旋回し、容器導入〜容器密封工程〔１〕を進むにしたがって、カムフォロワー１２ｃを下方に押付けているカムＣの作用を解除して、カムフォロワー１２ｃと一体となって昇降するロッド押え１２ａを上昇させることによって容器口をバルブ下端の容器シール部材１ｆに密着・密封する。（図１参照）ロッド押え１２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド１２ｂによって昇降自在となっている。
次いで、当該容器６は旋回台の旋回とともにカウンタ加圧工程〔２〕へ搬送され、ガス配管及び閉止弁Ｄ（図１参照）の作動によって、容器６内を加圧し、その後、空の容器６（液充填前）の重量計測工程〔３〕に入る。この工程〔３〕において、ロードセル４の発する重量信号は充填バルブ１の制御装置（図示せず）に記憶される。
【００２０】
ロータリー式充填機械Ｆの旋回台はさらに時計回りに旋回し、充填工程〔４〕に入ると、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）は、指令を送って構造体Ｂ内の電磁弁１１を作動させ、ピストンからなる液弁駆動部１ｄ及び液弁駆動エア用配管７内のエアを抜いて液弁１ｅを上昇させて開いて液体の充填を行い、その後、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）からの液弁閉止指令に対して即応可能な状態を維持する。
一方、前記充填バルブ１の制御装置（図示せず）は、空の容器６（液充填前）の重量計測工程〔３〕において、ロードセル４の発する重量信号を受信し記憶してから後も、当該ロードセル４の発する重量信号を引き続き監視しており、信号の値が下記の限界値に等しくなった時点で、指令を送って電磁弁１１を作動させ、液弁駆動エア用配管７を介して液弁駆動用エアを液弁駆動部１ｄに送り、液弁１ｅを閉じる。
限界値＝所定の充填液重量−落差量＋液充填前の計測重量
【００２１】
次いで、ホールド工程〔５〕は充填液の波打ちや発泡を抑えるための静置であり、充填は停止したまま充填済み容器６は搬送される。
スニフト工程〔６〕は、カウンタ圧力の解除であり、ガス配管及び閉止弁Ｄ（図１参照）の作動によって、容器６内のガスを排出し大気圧に戻す。
次の重量計測工程〔７〕において、あらためてロードセル４の計測重量データを品質管理用コンピュータ（図示せず）に伝送し、該コンピュータは前記液充填前の空の容器の重量計測工程〔３〕での計測重量と差し引き演算を行う。
なお、工程〔２〕〜〔７〕の充填装置の状態は、図１に示された通りである。
前記ロータリー式充填機械Ｆの旋回台最後の工程は、出口スターホイールＯの直前の容器開放〜容器排出工程〔８〕である。この時には、図２に示されるように、付勢手段３の伸張力に抗して、カムＣがカムフォロワー１２ｃを押し下げ、カムフォロワー１２ｃと一体となって昇降するロッド押え１２ａがロッド２ａの上端部に形成された水平に延びる平板部２ｅを介して、把持装置取り付け部材２ｃ並びに容器把持装置５を押し下げるので、容器６は充填バルブ下端との密着を解除され下降する。その後、該容器６は、出口スターホイールＯの把持装置（図示せず）に受け渡されて、Ｔ方向に備えられた封栓機器に搬送されて行く。
【００２２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の構成が、第１の実施の形態の構成と異なる点は、容器把持装置２５並びに容器２６は昇降せず、充填バルブ２１に付設されたセンタリングベル２２ｃが昇降して、壜、缶等の容器２６の口を前記バルブ２１から開放、或いは下端部に連結させる構成になっていることである。機能的には略同様である。
以下に図に基づいて第２の実施の形態を説明する。図４は、ウェイト計量式充填装置２０の充填バルブ下部の容器シール部材２２ｆと容器口が密着し、ガス入り液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図５は、図４の充填バルブ下部の容器シール部材２２ｆと容器口が分離・開放され、容器２６の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を図示せぬ垂直軸線（図４の右方向に位置する）を中心に水平面内で回転する旋回台（図示せず）周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図であり、第２の実施の形態の作用と充填工程の関係を説明する際にも引用できるものである。
【００２３】
図４において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル２４は、図示せぬロードセル固定部と水平に延びる他端のロードセル荷重印加部２４ｂから構成され、当該荷重印加部２４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー（図示せず）が備えられている。
前記ロードセル荷重印加部２４ｂの延長端には、充填バルブ２１が固着されている。ウェイト計量式充填装置２０は、ロードセル荷重印加部２４ｂに固定するためのバルブ保持部材２１ｂ、内部に液通路２１ｇ、ガス通路２１ｈを有するバルブ本体２１ａ、液通路２１ｇを開閉する液弁２１ｅ及び液弁駆動部２１ｄ、バルブ本体２１ａとベルシール部材２２ｇによって密閉を保ちながら昇降可能なセンタリングベル２２ｃの下部に取り付けられた容器シール部材２２ｆ、バルブ保持部材２１ｂに取り付けられた容器把持装置２５からなる充填バルブ２１と、ベル昇降手段２２並びに圧縮ばね等の付勢手段２３から構成されている。
【００２４】
前記ベル昇降手段２２は、ロッドガイド２１ｃに案内され、前記バルブ本体２１ａに平行に昇降するロッド２２ａ及びベル取付部材２２ｊから構成されており、ベル取付部材２２ｊによってロッド２２ａにセンタリングベル２２ｃが取り付けられている。
ロッド２２ａの上端部には、カムフォロワー３２ｃと一体の昇降部材３２ａの下方に設けられたフックに係合する係合部材２２ｂが設けてあり、また、該ロッド２２ａの中間部には水平に突出したロッド側付勢手段受け座２２ｈが設けてあって、バルブ本体２１ａの上方に延びるバルブ端部材２１ｆに備えられたバルブ端付勢手段受け座２１ｉとの間に挟圧された付勢手段２３の伸張力によって、該ロッド２２ａ並びに下端部に付設されたセンタリングベル２２ｃは、下方に付勢されている。昇降部材３２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド３２ｂによって昇降自在となっている。
一方、液体を充填される容器２６は、前記バルブ保持部材２１ｂの下面に、水平かつ把持中心が前記充填バルブ２１の中心に一致するように、取り付けられた容器把持装置２５によって保持されているので、下方に付勢されているセンタリングベル２２ｃは、容器２６の口に密着し、容器シール部材２２ｆの作用で容器を密封する。
【００２５】
図４の状態で、ロードセル荷重印加部２４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器口とセンタリングベル２２ｃとの密着力は、付勢手段２３が発生する内力であり、ロードセル２４の荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重並びに液体の充填量（重量ベース）については、第１の実施の形態の扱い方と同様になる。
図５の状態は、図３の容器導入〜容器密封工程〔１〕及び容器開放〜容器排出工程〔８〕のときのものである。
即ち、カムＣが作用してカムフォロワー３２ｃを押し上げており、カムフォロワー３２ｃの下方に設けられたフックが、ロッド２２ａの上端に設けられた係合部材２２ｂに係合して引き上げるため、センタリングベル２２ｃは容器口から分離しており、容器２６は容器把持装置２５に受け渡されることも、また、容器把持装置２５から分離し引き取られることも可能になっている。
【００２６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の構成が、第２の実施の形態の構成と異なる点は、容器の把持装置は存在せず、壜、缶等の容器５６は入口スターホイールＩ（図３参照）から送り込まれて、バルブ保持部材５１ｂの下部に直接載置されていることである。機能的には略同様である。
以下に図に基づいて第３の実施の形態を説明する。図６は、ウェイト計量式充填装置３０の充填バルブ下部の容器シール部材５２ｆと容器口が密着し、ガス入り液体の充填が可能になっている状態を示す側面断面図、図７は、図６の充填バルブ下部の容器シール部材５２ｆと容器口が分離・開放され、容器５６の受け渡しが可能になっている状態を示す側面断面図である。図３は、本発明の充填装置を旋回台周辺に複数配置した、ロータリー式充填機械の出入口装置を含めた模式平面配置図に、充填工程を記入した概略機能説明図であり、第３の実施の形態の作用と充填工程の関係を説明する際にも引用できるものである。
【００２７】
図６において、前記ロータリー式充填機械Ｆの図示せぬ旋回台と一体の構造体Ｂに固定されたロードセル５４は、図示せぬロードセル固定部と水平に延びる他端のロードセル荷重印加部５４ｂから構成され、当該荷重印加部５４ｂの上下には、上下方向の過大な荷重がかかった時の保護手段として、撓みストッパー（図示せず）が備えられている。
前記ロードセル荷重印加部５４ｂの延長端には、充填バルブ５１が固着されている。ウェイト計量式充填装置３０は、ロードセル荷重印加部５４ｂに固定するためのバルブ保持部材５１ｂ、内部に液通路５１ｇ、ガス通路５１ｈを有するバルブ本体５１ａ、液通路５１ｇを開閉する液弁５１ｅ、及び液弁駆動部５１ｄ、バルブ本体５１ａとベルシール部材５２ｇによって密閉を保ちながら昇降可能なセンタリングベル５２ｃ、その下方に取り付けられた容器シール部材５２ｆ、バルブ保持部材５１ｂに取り付けられた、例えば特許第３５２１８１６号等に開示されている加速アーム５５等からなる充填バルブ５１と、センタリングベル昇降手段５２並びに付勢手段５３から構成されている。
【００２８】
前記センタリングベル昇降手段５２は、ロッドガイド５１ｃに案内され、前記バルブ本体５１ａに平行に昇降するロッド５２ａ及びセンタリングベル取付部材５２ｊから構成されており、センタリングベル取付部材５２ｊによってロッド５２ａにセンタリングベル５２ｃが取り付けられている。ロッド５２ａの上端部には、カムフォロワー６２ｃと一体の昇降部材６２ａの下端に設けられたフックに係合する係合部材５２ｂが設けてあり、また、該ロッド５２ａの中間部には水平に突出したロッド側付勢手段受け座５２ｈが設けてあって、バルブ本体５１ａの上方に延びるバルブ端部材５１ｆに備えられたバルブ端付勢手段受け座５１ｉとの間に挟圧された付勢手段５３の伸張力によって、該ロッド５２ａ並びに下端部に付設されたセンタリングベル５２ｃは、下方に付勢されている。昇降部材６２ａは、構造体Ｂに固定されたガイド６２ｂによって昇降自在となっている。
一方、液体を充填される容器５６は、前記バルブ保持部材５１ｂの下部に水平、かつ容器中心が前記バルブ５１の中心に一致するように載置されているので、下方に付勢されているセンタリングベル５２ｃは、容器５６の口に密着し、容器シール部材５２ｆの作用で缶を密封する。
【００２９】
図６の状態で、ロードセル荷重印加部５４ｂにかかる荷重を吟味すると、前記容器口とセンタリングベル５２ｃとの密着力は、付勢手段５３が発生する内力であり、ロードセル５４の荷重にはなり得ないことが判る。従って当該荷重並びに液体の充填量（重量ベース）については、第１の実施の形態の扱い方と同様になる。
図７の状態は、図３の容器導入〜容器密封工程〔１〕及び容器開放〜容器排出工程〔８〕のときのものである。
即ち、カムＣが作用してカムフォロワー６２ｃを押し上げており、カムフォロワー６２ｃの下方に設けられたフックが、ロッド５２ａの上端に設けられた係合部材５２ｂに係合して引き上げるため、センタリングベル５２ｃは容器口から分離しており、容器５６は容器搬送装置（図示せず）に受け渡されることも、また、容器搬送装置から分離し引き取られることも可能になっている。
【００３０】
なお、第１及び第２の実施の形態の構成において、カムフォロワー１２ｃ、３２ｃを機能させる手段として、カムＣに代えて手動切替弁制御の空気圧シリンダを用いてもよい。
また、ロードセル４、２４を固定する構造体も、ロータリー式充填機械の構造体Ｂに限定せず、本発明のガス入り液体充填装置一式を付設したスタンドに代えてもよい。
さらに、カムフォロワー１２ｃ、３２ｃを機能させる手段として、作業者の発揮する直接的押し下げ力、あるいは位置のロックが可能な手動レバーを用いることも含めることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１、２１、５１ 充填バルブ
１ａ、２１ａ、５１ａ バルブ本体
１ｂ、２１ｂ，５１ｂ バルブ保持部材
１ｄ、２１ｄ，５１ｄ 液弁駆動部
１ｅ、２１ｅ、５１ｅ 液弁
１ｆ、２２ｆ，５２ｆ 容器シール部材
１ｇ、２１ｇ，５１ｇ 液通路
１ｈ、２１ｈ，５１ｈ ガス通路
２ 容器昇降手段
２ａ、２２ａ，５２ａ ロッド
２ｃ 把持装置取り付け部材
３，２３，５３ 付勢手段
４、２４，５４ ロードセル
４ｂ、２４ｂ，５４ｂ ロードセル荷重印加部
５、２５ 容器把持装置
６，２６，５６ 容器
７，２７ 液弁駆動エア用配管
８，２８ 充填液供給配管
９，２９ ガスライン用配管
１０，２０，３０ウェイト計量式充填装置
１２ｃ、３２ｃ，６２ｃ カムフォロワー
２１ｂ、５１ｂ バルブ保持部材
２２、５２ センタリングベル昇降手段
２２ｇ、５２ｇ ベルシール部材
２２ｊ、５２ｊ ベル取付部材
５５ 加速アーム
Ａ 液弁駆動用配管
Ｂ 構造体
Ｃ カム
Ｄ ガス配管及び閉止弁
Ｆ ロータリー式充填機械
Ｉ 入口スターホイール
Ｏ 出口スターホイール
Ｐ 充填液供給配管
〔１〕容器導入〜容器密封工程
〔２〕カウンタ加圧工程
〔３〕空容器重量計測工程
〔４〕充填工程
〔５〕ホールド工程
〔６〕スニフト工程
〔７〕重量計測工程
〔８〕容器開放〜容器排出工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液通路を有し、同液通路を開閉する液弁及び液弁駆動部を有する充填バルブと、同充填バルブとロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管と、同構造体に設置したロードセルによって構成されたウェイト計量式充填装置において、前記充填バルブに容器を密封するための容器シール手段と、同容器を加減圧するためのガス通路を加えて前記充填バルブをロードセルの荷重印加部に固定し、前記接続配管に加圧ガス兼リターンガス用の配管を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することを特徴とするウェイト計量式充填装置。
【請求項２】
前記容器シール手段が容器把持装置を有する容器昇降手段と、前記充填バルブ下方に取り付けられた容器シール部材と、前記容器を容器シール部材に押し付けるための付勢手段から構成されることを特徴とする請求項１に記載のウェイト計量式充填装置。
【請求項３】
前記容器シール手段が前記充填バルブと密封を保ちながら鉛直方向に昇降可能なセンタリングベルと、同ベルの昇降手段と、同ベルの下方に取り付けられた容器シール部材と、前記ロードセルの荷重印加部に固定した容器把持装置或いは容器保持装置から構成されることを特徴とする請求項１に記載のウェイト計量式充填装置。
【請求項１】
内部に液通路を有し、同液通路を開閉する液弁及び液弁駆動部を有する充填バルブと、同充填バルブとロータリー式充填機械の構造体間に設置した充填液用及び液弁駆動用の接続配管と、同構造体に設置したロードセルによって構成されたウェイト計量式充填装置において、前記充填バルブに容器を密封するための容器シール手段と、同容器を加減圧するためのガス通路を加えて前記充填バルブをロードセルの荷重印加部に固定し、前記接続配管に加圧ガス兼リターンガス用の配管を加えて全ての接続配管に可撓性を持たせて、加圧充填下で液充填量をロードセルで測定することを特徴とするウェイト計量式充填装置。
【請求項２】
前記容器シール手段が容器把持装置を有する容器昇降手段と、前記充填バルブ下方に取り付けられた容器シール部材と、前記容器を容器シール部材に押し付けるための付勢手段から構成されることを特徴とする請求項１に記載のウェイト計量式充填装置。
【請求項３】
前記容器シール手段が前記充填バルブと密封を保ちながら鉛直方向に昇降可能なセンタリングベルと、同ベルの昇降手段と、同ベルの下方に取り付けられた容器シール部材と、前記ロードセルの荷重印加部に固定した容器把持装置或いは容器保持装置から構成されることを特徴とする請求項１に記載のウェイト計量式充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２０６７８３（Ｐ２０１２−２０６７８３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７２０４０（Ｐ２０１２−１７２０４０）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２００８−３１１２２４（Ｐ２００８−３１１２２４）の分割
【原出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２００８−３１１２２４（Ｐ２００８−３１１２２４）の分割
【原出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
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