液体充填装置
【課題】製造コストの増加を最小限に抑えることができながら、小開度だけでなく大開度の開度調節もでき、しかも、大開度時、小開度時、閉鎖時等の位置決め動作および移動動作を安定して行える液体充填装置を提供する。
【解決手段】充填弁１が先端部に取り付けられた駆動ロッド７を、複動両ロッド型の大流量制御用シリンダ１２における出退ロッド１２ａの下端部に連結させ、単動片ロッド型の小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの上端部に、支点１５を中心として回動する梃子型リンク１６を連結させ、この梃子型リンク１６の中間部に、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの他端部側部分２１を当接離間自在に配置したことにより、簡単な構成で、何れの状態および切換時でも、充填弁１が先端部に取り付けられた駆動ロッド７の位置決め動作および切換動作を安定して行うことができて、信頼性が向上する。
【解決手段】充填弁１が先端部に取り付けられた駆動ロッド７を、複動両ロッド型の大流量制御用シリンダ１２における出退ロッド１２ａの下端部に連結させ、単動片ロッド型の小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの上端部に、支点１５を中心として回動する梃子型リンク１６を連結させ、この梃子型リンク１６の中間部に、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの他端部側部分２１を当接離間自在に配置したことにより、簡単な構成で、何れの状態および切換時でも、充填弁１が先端部に取り付けられた駆動ロッド７の位置決め動作および切換動作を安定して行うことができて、信頼性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体充填装置として、充填弁の開度を２段階（大流量と小流量）に切換可能に構成し、ある程度の量までは、充填弁を大きく開けて大流量で高速に充填し、その後、充填弁の開度を小さくして、小流量で精度良く充填できる構造は既に知られている。
【０００３】
この種の液体充填装置としては、図１２に簡略的に示すように、シリンダ５１内に互いに押圧可能な２つのピストン（流量切換用ピストン５２と開閉用ピストン５３）を有する特殊な形状の２段式エアシリンダ装置を用いる構造が一般的である。この方式では、シリンダ５１の下部に配置された開閉用ピストン５３を、下端位置とこの下端位置よりも上方の位置とに切り換えることで、ノズル部５４内に配設した充填弁５０を閉姿勢と開姿勢とに切り換えるとともに、シリンダ５１の上部に配置された流量切換用ピストン５２を上端位置と下端近傍位置との何れかに位置決めすることで開閉用ピストン５３を大開度（図１２（ｂ）参照）と小開度（図１２（ｃ）参照）との２段階に設定できるよう構成している。
【０００４】
ここで、図１２における５５は、その下端部に充填弁５０が取り付けられる駆動ロッド、５６は、開閉用ピストン５３を下方に付勢する、すなわち、開閉用ピストン５３に連結された駆動ロッド５５を介して充填弁５０を閉方向に付勢する付勢ばね（リターンスプリング）、５７はシリンダ５１における流量切換用ピストン５２の上面部分が臨む領域５１ｂにエアーを流入させる流量切換用上エアー導入路、５８は、シリンダ５１における開閉用ピストン５３の上面部分が臨む領域５１ｃにエアーを流入させる開閉用上エアー導入路、６１は、シリンダ５１における開閉用ピストン５３の下面部分が臨む領域５１ａにエアーを流入させる開閉用下エアー導入路、５９は、流量切換用ピストン５２が取り付けられている下規制ロッド、６２は規制ロッド５９より上方に延びるように取り付けられて、その上部がシリンダ５１より上方に突出する上規制ロッド、６３は上規制ロッド６２の上部に形成されたねじ部に螺合されて、小開度時（小流量時）の開度を調整する規制ストッパである。
【０００５】
そして、図１２（ａ）に示すように、充填口６０を充填弁５０により閉じる際には、開閉用上エアー導入路５８および流量切換用上エアー導入路５７からエアー（圧縮空気）を導入して、開閉用ピストン５３および流量切換用ピストン５２を下端位置まで移動させることで、充填弁５０をノズル部５４の内壁に押し付けて充填口６０を閉じている。また、開閉用下エアー導入路６１のみからエアー（圧縮空気）を導入することで、図１２（ｂ）に示すように、駆動ロッド５５および開閉用ピストン５３が上側寄りの大開度位置まで移動して、液体を大流量で導入できる。また、上エアー導入路５７からエアーを導入して流量切換用ピストン５２を下側位置にした状態で、開閉用下エアー導入路６１からエアーを導入することで、図１２（ｃ）に示すように、上規制ロッド６２の上部に取り付けられた規制ストッパ６３がシリンダ５１の上面部に当接して、駆動ロッド５５および開閉用ピストン５３が下側寄りの小開度位置となるまで移動して、液体を小流量で導入できる。なお、この状態では、下規制ロッド５９を介して、下方に移動しようとする流量切換用ピストン５２と、上方に移動しようとする開閉用ピストン５３とが押し合った状態である。
【０００６】
この液体充填装置では、上規制ロッド６２に対する規制ストッパ６３の位置を調整することで、小流量の開度のみ調整可能である。しかし、原則的に、ピストン５２、５３のストロークが決まっているので大流量の開度については、調整できない欠点がある。また、これに加えて、小開度の状態では、ピストン５２、５３同士を押し合わせて位置決めしているので、位置決めの力が小さくなりやすい短所があり、充填対象となる液の圧力が高い場合に、大流量から小流量への切換動作であるピストン５２、５３の下降動作が行われずに停止したり、小開度（小流量）位置への位置決め動作が不安定となったりする不具合を生じる。
【０００７】
ところで、液体充填装置を各種のユーザーに販売する場合には、そのユーザーによって、液体充填物の性状（粘度や比重など）や供給条件が様々であるので、液体充填の処理能力を落とさずに、精度良く充填作業を行うためには、大開時（大流量時）の開度も調節できることが望ましい。例えば、充填対象となる容器の形状などによっては、大開時（大流量時）の開度が調節できないと、液体充填物を大流量で充填した際に、液体充填物が波立って容器から溢れ出てしまったり、容器も含めた重量によって充填時の制御を行っている場合において測定重量が変動して、良好に制御できなかったりするなどの不具合を生じてしまう。したがって、このような不具合を生じないよう、大開時（大流量時）の開度も調節できることが望ましい。
【０００８】
このような点に対処できるものとして、大流量および小流量の何れの開度状態でも、流量（開度）を調整可能に構成した液体充填装置が特許文献１等に開示されている。この液体充填装置は、図１３に示すように、大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４を設け、開閉弁７１および絞り部材７０を昇降させる駆動ロッド７２に対して大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４とのピストン７５、７６に取り付けられた出退ロッド７７、７８を、中継板７９を介して係合または連結している。大流量制御エアシリンダ７３の出退ロッド７７には、中継板７９を固定して上下に一体的に昇降するよう構成し、小流量制御エアシリンダ７４の出退ロッド７８の上端部には、段部７８ａを形成して、この段部７８ａにより、中継板７９を上方に押し上げ可能に構成しているが、この出退ロッド７８の段部７８ａよりも上方部分は細径に形成されて、互いに位置規制されることがない。また、各出退ロッド７７、７８の上端部に対して上方から臨むように、第１、第２位置調整ねじ８１、８２が、ケース８０の上板８０ａに下方に突出量を調整可能な状態でねじ込まれており、各ピストン７５、７６が上昇した際には、出退ロッド７７、７８の上端部が、第１、第２位置調整ねじ８１、８２の下端部に当接して、位置規制されるよう構成されている。
【０００９】
なお、開閉弁７１および絞り部材７０を大流量開方向に移動させるべく、駆動ロッド７２および中継板７９を上昇させる際には、大流量制御エアシリンダ７３において、ピストン７５より下方の空間に連通するポート８３からエアー（圧縮空気）を導入することで、ピストン７５を押し上げて、図１３（ｂ）に示すように、オリフィス部８６やノズル部８７において大きく開口するよう構成されている。また、開閉弁７１および絞り部材７０を大流量の開状態にから小流量の開状態に移動させるべく、駆動ロッド７２および中継板７９を下降させる際には、小流量制御エアシリンダ７４において、ピストン７６より下方の空間に連通するポート８４からエアー（圧縮空気）を導入した後、大流量制御エアシリンダ７３のポート８３を大気圧に開放することで、図１３（ｃ）に示すように、開閉弁７１が取り付けられた駆動ロッド７２を閉方向（下方）に引き戻すリターンスプリング８５の付勢力と、駆動ロッド７２の重量とにより、中継板７９が出退ロッド７８の上端部の段部７８ａに当接するまで、下降するよう構成されている。さらに、この小流量開状態から、開閉弁７１および絞り部材７０を閉鎖する際には、小流量制御エアシリンダ７４において、ピストン７６より下方の空間に連通するポート８４を大気圧に開放することで、リターンスプリング（付勢ばね）８５の付勢力と駆動ロッド７２の重量とにより、中継板７９および駆動ロッド７２が下降するように構成されている。
【００１０】
この液体充填装置によれば、第１位置調整ねじ８１を調整することで、大流量制御エアシリンダ７３のストロークを変更することができて大流量時の流量を変更でき、第２位置調整ねじ８２を調整することで、小流量制御エアシリンダ７４のストロークを変更することができて小流量時の流量を変更できる。したがって、大開状態の開度も調節できるので、上記した不具合（液体充填物の波立ちや溢れ出し等）を解消することができる。
【特許文献１】特開２０００−１６８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示すような、いわゆる２段式エアシリンダ装置を用いた従来の液体充填装置では、上記のように、大開度時の開度調節をできないことによる不具合に加えて、２段式エアシリンダ装置として、特殊な形状の２段式エアシリンダ装置であるので、製造コストが高価となる短所もある。また、大開度状態から小開度状態へ切り換える際の駆動力や小開度状態での位置決め力が、ピストン５２、５３同士を押し合った状態での比較的小さい力であるため、充填弁５０に作用する液圧が高い場合に、大開度状態から小開度状態への切り換え動作や、小開度状態での位置決め動作が、不安定となるおそれがある。
【００１２】
また、前記特許文献１に開示された液体充填装置では、小開度時の開度調節だけでなく、大開度時の開度調節も可能である利点があるものの、閉鎖時での閉鎖方向への圧力がリターンスプリング（付勢ばね）８５の付勢力だけであるので、充填弁としての開閉弁７１および絞り部材７０に作用する液圧が高い場合に、前記開閉弁７１および絞り部材７０を閉鎖させる力が不十分となって液漏れを発生する恐れがある。
【００１３】
また、リターンスプリング８５として大きな付勢力を有するものを用いると、この付勢力に抗することが可能な、非常に大きな圧力を発生できる大型または高圧の大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４やエアー圧力発生装置が必要となり、製造コストが高価となったり、液体充填装置やその他の設備の大型化を招いてしまったりするおそれがある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するもので、製造コストの増加を最小限に抑えることができながら、小開度だけでなく大開度の開度調節もでき、しかも、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時等の位置決め動作および移動動作を安定して行うことができる液体充填装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明の液体充填装置は、充填ノズル先端の充填口を開閉する充填弁が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッドと、駆動ロッドに一端部が連結された出退ロッドを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダと、一方に突出する出退ロッドを有する小流量制御用シリンダと、所定位置の支点を中心に片持ち状に揺動自在に支持され、端部側が小流量制御用シリンダの出退ロッドに回動自在に連結されまたは係合され、前記支点と小流量制御用シリンダの出退ロッドの連結点との中間部で、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に当接離間自在とされた梃子型リンクとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部側がシリンダ内側に後退し、他端部側がシリンダから、より突出するように、大流量制御用シリンダの一方の空間に圧縮空気（エアー）などの作動用流体を導入することで、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分が大流量調整部材に当接するまで移動し、これに伴い、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部に連結された駆動ロッドを介して充填弁が大きく開けられる。
【００１７】
また、この状態から、大流量制御用シリンダに対して作動流体を導入する空間を切り換えることで、大流量制御用シリンダの出退ロッドとともに駆動ロッドを介して充填弁が閉じる方向に移動される。また、これと並行して、小流量制御用シリンダにエアーなどの作動流体を導入して小流量制御用シリンダの出退ロッドの端部を、より突出するように移動させることで、梃子型リンクが、支点を中心として揺動される。この結果、梃子型リンクと、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分とが当接するとともに、梃子型リンクの前記揺動によって、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部と、この箇所に連結された駆動ロッドを介して充填弁が小開度の状態まで閉じられる。
【００１８】
また、大流量制御用シリンダの他方の空間に作動流体を導入したままの状態で、小流量制御用シリンダ内に導入していたエアーを大気圧に開放させるなどして作動流体をシリンダから排出させることで、梃子型リンクが押戻されながら、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部に連結された駆動ロッドを介して充填弁が閉じられる。
【００１９】
上記構成によれば、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時の何れの状態および開度切換時でも、作動流体の圧力により押圧された状態で位置決めできるので、位置決め動作および切換動作を安定した大きな力で行うことができる。なお、小開度（小流量）時には、大流量制御用シリンダの出退ロッドと小流量制御用シリンダの出退ロッドとが梃子型リンクを介して、押し合うことになるが、梃子比によって小流量制御用シリンダの出退ロッドの力が、大流量制御用シリンダの出退ロッドに対して勝ることとなり、例え、大流量制御用シリンダと小流量制御用シリンダとを、同じ断面積のピストンを有するものを用いた場合でも、小流量制御用シリンダの出退ロッドを安定して突出方向に移動させることができ、大流量制御用シリンダの出退ロッドを小開度位置となるように強制的かつ確実に位置決めすることができる。
【００２０】
また、本発明の液体充填装置は、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に対して当接可能に配設されて、大流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する大流量調整部材と、小流量制御用シリンダの出退ロッドの突出端部側部分に対して当接可能に配設されて、小流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する小流量調整部材とを備えたことを特徴とし、この構成により、小開度だけでなく大開度の開度調節もできる。
【００２１】
また、本発明は、駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で連結されていることを特徴とする。
この構成により、駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で一体的に移動するので、大流量制御用シリンダの出退ロッドを駆動ロッドの延長部分として兼用することができ、図１３に示すような、充填弁駆動用の駆動ロッドに中継板を取り付け、この中継板に対して、大流量制御用シリンダの出退ロッドと小流量制御用シリンダの出退ロッドとを並行して連結した場合と比較して、部品点数や設置スペースを削減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、充填弁が先端部に取り付けられた駆動ロッドを、複動両ロッド型の大流量制御用シリンダにおける出退ロッドの一端部に連結させ、小流量制御用シリンダの出退ロッドの端部に、支点を中心として回動する梃子型リンクを連結または係合させ、この梃子型リンクの中間部に、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分を当接離間自在に配置したことにより、簡単な構成で、何れの状態（大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時）および状態切換時でも、充填弁が先端部に取り付けられた駆動ロッドの位置決め動作および切換動作を安定して行うことができて、信頼性が向上する。
【００２３】
また、大流量制御用の大流量制御用シリンダや小流量制御用の小流量制御用シリンダとして一般的な構造のものを用いることができて、製造コストを低減化できる。
また、駆動ロッドと大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯となるように配置させて一体的に昇降するよう結合させたことにより、図１３に示すような構造を採用した場合と比べて、部品点数を低減することができるとともに、充填弁駆動部の配設空間を少なくすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる液体充填装置を図面に基づき説明する。
図１〜図３は、それぞれ本発明の実施の形態に係る液体充填装置の縦断面図で、図１は閉鎖時、図２は大流量時、図３は小流量時の状態を示す。また、図４（ａ）は図１のIVａ−IVａ線矢視側面図、図４（ｂ）は図１のIVｂ−IVｂ線矢視側面図、図５は図１のV−V線平面断面図である。
【００２５】
図１〜図５に示すように、液体充填装置は、大まかには、充填対象としての液体が供給されるとともにこの液体の充填流路を開閉する充填弁１などが設けられているノズル部２と、充填弁１を駆動させる充填弁駆動部３とから構成される。ノズル部２は、充填時に液体を充填する容器（図示せず）の上方となる箇所に配置される。また、ノズル部２の上方に、充填弁駆動部３が組みつけられている。
【００２６】
ノズル部２は、液体が供給される流入路４ａと充填弁１が内装され上下に延びる本体流路４ｂとが接続されてなるノズル本体４と、このノズル本体４の下端部に取り付けられて充填口５ａが形成された充填口部５と、ノズル本体４の上部に組みつけられたノズル連結筒６と、ノズル連結筒６に内挿されたシール部材１０およびシール押さえ部材１９と、ノズル連結筒６の上方にさらに接続された接続枠９と、充填口５ａを開閉する充填弁１と、シール押さえ部材１９内を上下に貫通して昇降自在に配設され、充填弁１が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッド７などを備えている。
【００２７】
この実施の形態では、充填弁１の上太径部１ａが密着可能な形状の充填口部５の上筒状部５ｂが、ノズル本体４の内壁面から隙間を有した状態で配設されているとともに、この上筒状部５ｂの一部に、小開度（小流量）時に液体が流入できる小流量用流入孔８が形成されており、小開度（小流量）時には、充填口部５の上筒状部５ｂが充填弁１の上太径部１ａにより閉鎖された状態で、小流量用流入孔８を通して、小流量の液体が安定して流入されるよう図られている。なお、ノズル本体４と充填口部５との接合部や、ノズル本体４とノズル連結筒６との接合部などにはシール材が配設されているが、図面では省いている。
【００２８】
充填弁駆動部３は、底面部１１ａに接続枠９の上端部が固定されており、充填弁駆動部３の外枠をなす箱型形状のケース部１１と、図１に示すように正面視して、充填弁駆動部３の略中央部に配設され、上下に突出する出退ロッド１２ａを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダ１２と、右側寄りに配設され、上方に突出する出退ロッド１３ａを有する単動片ロッド型の小流量制御用シリンダ１３と、左側寄り空間において上下に延びる支柱体１４と、支柱体１４の上下方向中間部において前後方向（奥行方向）に挿通された支点ピン１５を中心として、左側に延びる姿勢で、揺動自在に取り付けられた梃子（てこ）型リンク１６と、大流量制御用シリンダ１２の上方に配設され、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの出退ストロークを調整する大流量調整部材１７と、小流量制御用シリンダ１３の上方に配設され、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの出退ストロークを調整する小流量調整部材１８などを備えている。
【００２９】
大流量制御用シリンダ１２は、出退ロッド１２ａが上下方向に沿って移動自在に配置され、この大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと、弁駆動ロッド７と、大流量調整部材１７に設けられたストッパ軸１７ａとが上下方向に沿って同一軸芯となる姿勢に配設されている。大流量制御用シリンダ１２は、その出退ロッド１２ａの下端部（一端部）に、連結継手２０を介して、弁駆動ロッド７の上端部が取り付けられている。大流量制御用シリンダ１２は、その下バルブ（第１バルブ：図４（ａ）参照）１２ｂから、ピストン１２ｄの下面に臨むシリンダ内下空間１２ｆに作動流体としてのエアー（圧縮空気）が導入され、上バルブ（第２バルブ：図４（ａ）参照）１２ｃから、ピストン１２ｄの上面に臨むシリンダ内上空間１２ｇのエアーが大気圧に開放されることで、ピストン１２ｄとともに出退ロッド１２ａが上昇する。また、上バルブ１２ｃからシリンダ内上空間１２ｇにエアーが導入され、下バルブ１２ｂからシリンダ内下空間１２ｆのエアーが開放されることで、ピストン１２ｄとともに出退ロッド１２ａが一体的に下降する。大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの上端部（他端部）には第１ブラケット２１が取り付けられている。この第１ブラケット２１は、大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに下方から当接可能とされているとともに、奥行方向に貫通する第１昇降ピン２２が連結されている。第１昇降ピン２２は、梃子型リンク１６の左右方向略中央部で、下方に窪むように形成された凹形状部１６ａの底部に上方から当接可能に配設されている。
【００３０】
小流量制御用シリンダ１３は、出退ロッド１３ａが上方に突出した姿勢で上下に移動自在に配置され、この出退ロッド１３ａの上端部には第２ブラケット２３が取り付けられている。この第２ブラケット２３は、小流量調整部材１８のストッパ軸１８ａに下方から当接可能とされているとともに、奥行方向に貫通する第２昇降ピン２４が連結されている。そして、この第２昇降ピン２４が梃子型リンク１６の右寄り箇所に連結されており、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの昇降に伴って、梃子型リンク１６が支点ピン１５を中心として揺動する。小流量制御用シリンダ１３は、下バルブ１３ｂからピストン１３ｄの下面に臨むシリンダ内下空間１３ｆにエアー（圧縮空気）が導入されることで、ピストン１３ｄとともに出退ロッド１３ａが上昇する。なお、小流量制御用シリンダ１３におけるピストン１３ｄの上面に臨むシリンダ内上空間１３ｇには、この空間を大気圧に連通させる通気孔が形成されている。また、下バルブ１３ｂからシリンダ内下空間１３ｆのエアーが開放されることで、ピストン１３ｄとともに出退ロッド１３ａが一体的に下降可能な状態となる。また、この実施の形態では、梃子型リンク１６における支点ピン１５から第１昇降ピン２２までの距離に対して、支点ピン１５から第２昇降ピン２４までの距離の比（いわゆる梃子比）が約２倍とされているが、これに限るものではない。なお、大流量制御用シリンダ１２と、小流量制御用シリンダ１３とは、シリンダやピストン１２ｄ、１３ｄの断面積が同じ形状の、入手し易い比較的安価な一般的な規格のものが用いられている。
【００３１】
大流量調整部材１７および小流量調整部材１８は、それぞれケース部１１の上面部１１ｂに形成されたねじ孔を通して、上下にねじ移動可能なストッパ軸１７ａ、１８ａと、ストッパ軸１７ａ、１８ａの上端部に固定されたつまみ１７ｂ、１８ｂと、ストッパ軸１７ａ、１８ａのねじ部に螺合されるとともに、ケース部１１の上面部１１ｂに接触した姿勢で、ストッパ軸１７ａ、１８ａの位置決めをする位置決めねじ１７ｃ、１８ｃとから構成されている。なお、この実施の形態では、ストッパ軸１７ａ、１８ａの先端に当接板１７ｄ、１８ｄが取り付けられており、この当接板１７ｄ、１８ｄが大流量制御用シリンダ１２の第１ブラケット２１または小流量制御用シリンダ１３の第２ブラケット２３に当接するようになっているが、これに限るものではない。
【００３２】
上記構成において、液体を大流量で充填する際には、大流量制御用シリンダ１２の下バルブ１２ｂから作動流体としてのエアー（圧縮空気）を導入させて、出退ロッド１２ａを上昇させる。これにより、図２に示すように、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに当接するまで大きく上昇し、これにより、駆動ロッド７を介して充填弁１が大きく引き上げられた大開度状態となり、液体が大流量で充填される。なお、この際に、小流量制御用シリンダ１３に対しては、下バルブ１３ｂからエアーを導入させており、出退ロッド１３ａを上限位置まで上昇させるが、これに限るものではなく、下バルブ１３ｂのエアー圧を大気圧に開放させてもよい。
【００３３】
この大流量充填時において、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの上端に結合された第１昇降ピン２２は、その上方への移動は梃子型リンク１６に対して規制されていないため、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａは、梃子型リンク１６の位置に影響されること無く、大開度（大流量）位置まで移動できる。また、この際の、大開度（大流量）位置は、大流量調整部材１７により良好に調節することができる。また、この際は、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧力により大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに押し当てられた状態で、駆動ロッド７および充填弁１が良好に位置決めされ、安定した状態で、液体を大流量で充填することができる。
【００３４】
液体の充填を大流量から小流量に切り換える際には、大流量制御用シリンダ１２の上バルブ１２ｃからエアーを導入させるととも下バルブ１２ｂからのエアーを開放させて、エアー圧により大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａを下降させる。また、小流量制御用シリンダ１３については、バルブ１３ｂからエアーを導入させた状態を維持させ（あるいは、下バルブ１３ｂからのエアーの導入を開始させ）、出退ロッド１３ａを上限位置とする。これにより、図３に示すように、梃子型リンク１６はその右側部分が少し上方に傾斜した姿勢となり、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａは、梃子型リンク１６の凹形状部１６ａに入り込んで当接した状態で停止する。これにより、駆動ロッド７を介して充填弁１が少し開けられた小開度状態となり、液体が小流量で充填される。
【００３５】
ここで、この大流量から小流量に切り換える際には、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧により、これに内蔵されたピストンが押し下げられて大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが下降され、また、この大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａに連結された第１昇降ピン２２が梃子型リンク１６に当接した状態では、梃子型リンク１６を介して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａとが押し合う状態となるが、梃子型リンク１６は、支柱体１４で支持された支点ピン１５を中心として、第１昇降ピン２２までの距離に対して、第２昇降ピン２４までの距離は約２倍（梃子比による）であるので、梃子型リンク１６は、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａにより押し上げられた状態に良好に維持され、この結果、小開度（小流量）状態が良好に保持される。したがって、大流量から小流量に安定して切り換えられるとともに、小開度（小流量）状態が良好に保持され、充填作業が良好に行われる。なお、上述したように、この実施の形態においては小開度（小流量）状態では、充填口部５の上筒状部５ｂが充填弁１の上太径部１ａにより閉鎖された状態で、小流量用流入孔８を通して、小流量の液体が安定して流入される。
【００３６】
この後、充填作業を停止させる際には、大流量制御用シリンダ１２の上バルブ１２ｃからエアーを導入させたままの状態で、小流量制御用シリンダ１３のバルブ１３ｂを大気圧に開放してエアーを排出させる。これにより、図１に示すように、小流量制御用シリンダ１３のピストン１３ｄおよび出退ロッド１３ａが下限位置まで下降し、これによって、梃子型リンク１６が略水平姿勢となり、その分だけ、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが下降し、これに伴って、駆動ロッド７を介して充填弁１が閉鎖状態となり、液体の充填が停止される。この際、充填弁１は、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧によって十分に大きな圧力で押し付けられて閉鎖されるので、良好な状態で閉鎖され、例え、充填対象となる液体の液圧が高い場合でも、液漏れを生じることはない。
【００３７】
このように、上記構成によれば、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時の何れの状態および切換時でも、作動流体の圧力により、位置決めされるので、位置決め動作および切換動作を安定して行うことができる。なお、小開度（小流量）時には、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａとが梃子型リンク１６を介して、押し合うことになるが、梃子比によって、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａが安定して突出して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａならびに駆動ロッド７を小開度位置となるように強制的かつ確実に位置決めすることができる。
【００３８】
また、上記構成によれば、駆動ロッド７と大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａとが、同軸芯となるように配置させて一体的に昇降するよう結合させているので、図１３に示すように、充填弁（開閉弁７１および絞り部材７０）を駆動させる駆動ロッド（操作ロッド７２）の左右にそれぞれシリンダ７７、７８を配設する場合と比較して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａを駆動ロッド７の延長部分として兼用したような構成となって、部品点数を削減することができるとともに、充填弁駆動部の配設空間を少なくすることができる利点もある。
【００３９】
また、上記構成によれば、大流量制御用の大流量制御用シリンダ１２として、特殊な形状でない、一般的な構造の複動両ロッド型のもので済ますことができ、かつ、小流量制御用の小流量制御用シリンダ１３として、特殊な形状でない、一般的な構造の単動片ロッド型のもので済ますことができる。したがって、これによっても、製造コストを低減化できる利点がある。
【００４０】
なお、上記の実施の形態では、梃子型リンク１６に対して小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａを、第２昇降ピン２４を介して回転自在に連結させた場合を述べたが、これに限るものではなく、図６〜図８に示すように、梃子型リンク１６における、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａに挿通させた第２昇降ピン２４に対応する位置に、下方に開口する凹形状部１６ｂを形成し、この梃子型リンク１６の凹形状部１６ｂに、前記第２昇降ピン２４が下方から当接して係合するように構成してもよい。この構成によっても、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの昇降動作に連動して、梃子型リンク１６が揺動し、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
また、上記の実施の形態では、大流量制御用シリンダ１２や小流量制御用シリンダ１３にエアー圧を常時作用させたり、保持させたりできる環境で用いられる液体充填装置の場合を述べた。しかし、エアー圧が解除される場合がある環境では、上記構造においては充填弁１を閉鎖した状態でエアー圧が解除されると、充填弁１を閉鎖する方向にエアー圧力が作用しなくなるため、液漏れを生じるおそれがある。したがって、このように、エアー圧が解除される場合がある環境では、図９〜図１１に示すように、エアー圧が解除された場合でも、充填弁１を閉鎖した状態に保持できるように、ある程度の付勢力を与えて、充填弁１の閉鎖状態を良好に保持するための、閉鎖状態維持用（液漏れ防止用）の付勢ばね３０を付加してもよく、これによれば、エアー圧が解除され他場合でも、液漏れを防止することができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、大流量制御用シリンダ１２や小流量制御用シリンダ１３の作動用流体として圧縮空気を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、各種の気体や液体を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図２】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図３】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図４】（ａ）は図１のIVａ−IVａ線矢視側面図、（ｂ）は図１のIVｂ−IVｂ線矢視側面図である。
【図５】図１のV−V線平面断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図７】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図８】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図１０】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図１１】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図１２】従来の液体充填装置の縦断面図で、（ａ）は閉鎖時、（ｂ）は大流量時、（ｃ）は小流量時を示す。
【図１３】その他の従来の液体充填装置の縦断面図で、（ａ）は閉鎖時、（ｂ）は大流量時、（ｃ）は小流量時を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１ 充填弁
２ ノズル部
３ 充填弁駆動部
４ ノズル本体
５ 充填口部
５ａ 充填口
７ 駆動ロッド
１２ 大流量制御用シリンダ
１２ａ 出退ロッド
１３ 小流量制御用シリンダ
１３ａ 出退ロッド
１４ 支柱体
１５ 支点ピン
１６ 梃子（てこ）型リンク
１７ 大流量調整部材
１８ 小流量調整部材
２１ 第１ブラケット
２２ 第１昇降ピン
２３ 第２ブラケット
２４ 第２昇降ピン
３０ 付勢ばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体充填装置として、充填弁の開度を２段階（大流量と小流量）に切換可能に構成し、ある程度の量までは、充填弁を大きく開けて大流量で高速に充填し、その後、充填弁の開度を小さくして、小流量で精度良く充填できる構造は既に知られている。
【０００３】
この種の液体充填装置としては、図１２に簡略的に示すように、シリンダ５１内に互いに押圧可能な２つのピストン（流量切換用ピストン５２と開閉用ピストン５３）を有する特殊な形状の２段式エアシリンダ装置を用いる構造が一般的である。この方式では、シリンダ５１の下部に配置された開閉用ピストン５３を、下端位置とこの下端位置よりも上方の位置とに切り換えることで、ノズル部５４内に配設した充填弁５０を閉姿勢と開姿勢とに切り換えるとともに、シリンダ５１の上部に配置された流量切換用ピストン５２を上端位置と下端近傍位置との何れかに位置決めすることで開閉用ピストン５３を大開度（図１２（ｂ）参照）と小開度（図１２（ｃ）参照）との２段階に設定できるよう構成している。
【０００４】
ここで、図１２における５５は、その下端部に充填弁５０が取り付けられる駆動ロッド、５６は、開閉用ピストン５３を下方に付勢する、すなわち、開閉用ピストン５３に連結された駆動ロッド５５を介して充填弁５０を閉方向に付勢する付勢ばね（リターンスプリング）、５７はシリンダ５１における流量切換用ピストン５２の上面部分が臨む領域５１ｂにエアーを流入させる流量切換用上エアー導入路、５８は、シリンダ５１における開閉用ピストン５３の上面部分が臨む領域５１ｃにエアーを流入させる開閉用上エアー導入路、６１は、シリンダ５１における開閉用ピストン５３の下面部分が臨む領域５１ａにエアーを流入させる開閉用下エアー導入路、５９は、流量切換用ピストン５２が取り付けられている下規制ロッド、６２は規制ロッド５９より上方に延びるように取り付けられて、その上部がシリンダ５１より上方に突出する上規制ロッド、６３は上規制ロッド６２の上部に形成されたねじ部に螺合されて、小開度時（小流量時）の開度を調整する規制ストッパである。
【０００５】
そして、図１２（ａ）に示すように、充填口６０を充填弁５０により閉じる際には、開閉用上エアー導入路５８および流量切換用上エアー導入路５７からエアー（圧縮空気）を導入して、開閉用ピストン５３および流量切換用ピストン５２を下端位置まで移動させることで、充填弁５０をノズル部５４の内壁に押し付けて充填口６０を閉じている。また、開閉用下エアー導入路６１のみからエアー（圧縮空気）を導入することで、図１２（ｂ）に示すように、駆動ロッド５５および開閉用ピストン５３が上側寄りの大開度位置まで移動して、液体を大流量で導入できる。また、上エアー導入路５７からエアーを導入して流量切換用ピストン５２を下側位置にした状態で、開閉用下エアー導入路６１からエアーを導入することで、図１２（ｃ）に示すように、上規制ロッド６２の上部に取り付けられた規制ストッパ６３がシリンダ５１の上面部に当接して、駆動ロッド５５および開閉用ピストン５３が下側寄りの小開度位置となるまで移動して、液体を小流量で導入できる。なお、この状態では、下規制ロッド５９を介して、下方に移動しようとする流量切換用ピストン５２と、上方に移動しようとする開閉用ピストン５３とが押し合った状態である。
【０００６】
この液体充填装置では、上規制ロッド６２に対する規制ストッパ６３の位置を調整することで、小流量の開度のみ調整可能である。しかし、原則的に、ピストン５２、５３のストロークが決まっているので大流量の開度については、調整できない欠点がある。また、これに加えて、小開度の状態では、ピストン５２、５３同士を押し合わせて位置決めしているので、位置決めの力が小さくなりやすい短所があり、充填対象となる液の圧力が高い場合に、大流量から小流量への切換動作であるピストン５２、５３の下降動作が行われずに停止したり、小開度（小流量）位置への位置決め動作が不安定となったりする不具合を生じる。
【０００７】
ところで、液体充填装置を各種のユーザーに販売する場合には、そのユーザーによって、液体充填物の性状（粘度や比重など）や供給条件が様々であるので、液体充填の処理能力を落とさずに、精度良く充填作業を行うためには、大開時（大流量時）の開度も調節できることが望ましい。例えば、充填対象となる容器の形状などによっては、大開時（大流量時）の開度が調節できないと、液体充填物を大流量で充填した際に、液体充填物が波立って容器から溢れ出てしまったり、容器も含めた重量によって充填時の制御を行っている場合において測定重量が変動して、良好に制御できなかったりするなどの不具合を生じてしまう。したがって、このような不具合を生じないよう、大開時（大流量時）の開度も調節できることが望ましい。
【０００８】
このような点に対処できるものとして、大流量および小流量の何れの開度状態でも、流量（開度）を調整可能に構成した液体充填装置が特許文献１等に開示されている。この液体充填装置は、図１３に示すように、大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４を設け、開閉弁７１および絞り部材７０を昇降させる駆動ロッド７２に対して大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４とのピストン７５、７６に取り付けられた出退ロッド７７、７８を、中継板７９を介して係合または連結している。大流量制御エアシリンダ７３の出退ロッド７７には、中継板７９を固定して上下に一体的に昇降するよう構成し、小流量制御エアシリンダ７４の出退ロッド７８の上端部には、段部７８ａを形成して、この段部７８ａにより、中継板７９を上方に押し上げ可能に構成しているが、この出退ロッド７８の段部７８ａよりも上方部分は細径に形成されて、互いに位置規制されることがない。また、各出退ロッド７７、７８の上端部に対して上方から臨むように、第１、第２位置調整ねじ８１、８２が、ケース８０の上板８０ａに下方に突出量を調整可能な状態でねじ込まれており、各ピストン７５、７６が上昇した際には、出退ロッド７７、７８の上端部が、第１、第２位置調整ねじ８１、８２の下端部に当接して、位置規制されるよう構成されている。
【０００９】
なお、開閉弁７１および絞り部材７０を大流量開方向に移動させるべく、駆動ロッド７２および中継板７９を上昇させる際には、大流量制御エアシリンダ７３において、ピストン７５より下方の空間に連通するポート８３からエアー（圧縮空気）を導入することで、ピストン７５を押し上げて、図１３（ｂ）に示すように、オリフィス部８６やノズル部８７において大きく開口するよう構成されている。また、開閉弁７１および絞り部材７０を大流量の開状態にから小流量の開状態に移動させるべく、駆動ロッド７２および中継板７９を下降させる際には、小流量制御エアシリンダ７４において、ピストン７６より下方の空間に連通するポート８４からエアー（圧縮空気）を導入した後、大流量制御エアシリンダ７３のポート８３を大気圧に開放することで、図１３（ｃ）に示すように、開閉弁７１が取り付けられた駆動ロッド７２を閉方向（下方）に引き戻すリターンスプリング８５の付勢力と、駆動ロッド７２の重量とにより、中継板７９が出退ロッド７８の上端部の段部７８ａに当接するまで、下降するよう構成されている。さらに、この小流量開状態から、開閉弁７１および絞り部材７０を閉鎖する際には、小流量制御エアシリンダ７４において、ピストン７６より下方の空間に連通するポート８４を大気圧に開放することで、リターンスプリング（付勢ばね）８５の付勢力と駆動ロッド７２の重量とにより、中継板７９および駆動ロッド７２が下降するように構成されている。
【００１０】
この液体充填装置によれば、第１位置調整ねじ８１を調整することで、大流量制御エアシリンダ７３のストロークを変更することができて大流量時の流量を変更でき、第２位置調整ねじ８２を調整することで、小流量制御エアシリンダ７４のストロークを変更することができて小流量時の流量を変更できる。したがって、大開状態の開度も調節できるので、上記した不具合（液体充填物の波立ちや溢れ出し等）を解消することができる。
【特許文献１】特開２０００−１６８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示すような、いわゆる２段式エアシリンダ装置を用いた従来の液体充填装置では、上記のように、大開度時の開度調節をできないことによる不具合に加えて、２段式エアシリンダ装置として、特殊な形状の２段式エアシリンダ装置であるので、製造コストが高価となる短所もある。また、大開度状態から小開度状態へ切り換える際の駆動力や小開度状態での位置決め力が、ピストン５２、５３同士を押し合った状態での比較的小さい力であるため、充填弁５０に作用する液圧が高い場合に、大開度状態から小開度状態への切り換え動作や、小開度状態での位置決め動作が、不安定となるおそれがある。
【００１２】
また、前記特許文献１に開示された液体充填装置では、小開度時の開度調節だけでなく、大開度時の開度調節も可能である利点があるものの、閉鎖時での閉鎖方向への圧力がリターンスプリング（付勢ばね）８５の付勢力だけであるので、充填弁としての開閉弁７１および絞り部材７０に作用する液圧が高い場合に、前記開閉弁７１および絞り部材７０を閉鎖させる力が不十分となって液漏れを発生する恐れがある。
【００１３】
また、リターンスプリング８５として大きな付勢力を有するものを用いると、この付勢力に抗することが可能な、非常に大きな圧力を発生できる大型または高圧の大流量制御エアシリンダ７３と小流量制御エアシリンダ７４やエアー圧力発生装置が必要となり、製造コストが高価となったり、液体充填装置やその他の設備の大型化を招いてしまったりするおそれがある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するもので、製造コストの増加を最小限に抑えることができながら、小開度だけでなく大開度の開度調節もでき、しかも、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時等の位置決め動作および移動動作を安定して行うことができる液体充填装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明の液体充填装置は、充填ノズル先端の充填口を開閉する充填弁が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッドと、駆動ロッドに一端部が連結された出退ロッドを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダと、一方に突出する出退ロッドを有する小流量制御用シリンダと、所定位置の支点を中心に片持ち状に揺動自在に支持され、端部側が小流量制御用シリンダの出退ロッドに回動自在に連結されまたは係合され、前記支点と小流量制御用シリンダの出退ロッドの連結点との中間部で、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に当接離間自在とされた梃子型リンクとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部側がシリンダ内側に後退し、他端部側がシリンダから、より突出するように、大流量制御用シリンダの一方の空間に圧縮空気（エアー）などの作動用流体を導入することで、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分が大流量調整部材に当接するまで移動し、これに伴い、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部に連結された駆動ロッドを介して充填弁が大きく開けられる。
【００１７】
また、この状態から、大流量制御用シリンダに対して作動流体を導入する空間を切り換えることで、大流量制御用シリンダの出退ロッドとともに駆動ロッドを介して充填弁が閉じる方向に移動される。また、これと並行して、小流量制御用シリンダにエアーなどの作動流体を導入して小流量制御用シリンダの出退ロッドの端部を、より突出するように移動させることで、梃子型リンクが、支点を中心として揺動される。この結果、梃子型リンクと、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分とが当接するとともに、梃子型リンクの前記揺動によって、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部と、この箇所に連結された駆動ロッドを介して充填弁が小開度の状態まで閉じられる。
【００１８】
また、大流量制御用シリンダの他方の空間に作動流体を導入したままの状態で、小流量制御用シリンダ内に導入していたエアーを大気圧に開放させるなどして作動流体をシリンダから排出させることで、梃子型リンクが押戻されながら、大流量制御用シリンダの出退ロッドの一端部に連結された駆動ロッドを介して充填弁が閉じられる。
【００１９】
上記構成によれば、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時の何れの状態および開度切換時でも、作動流体の圧力により押圧された状態で位置決めできるので、位置決め動作および切換動作を安定した大きな力で行うことができる。なお、小開度（小流量）時には、大流量制御用シリンダの出退ロッドと小流量制御用シリンダの出退ロッドとが梃子型リンクを介して、押し合うことになるが、梃子比によって小流量制御用シリンダの出退ロッドの力が、大流量制御用シリンダの出退ロッドに対して勝ることとなり、例え、大流量制御用シリンダと小流量制御用シリンダとを、同じ断面積のピストンを有するものを用いた場合でも、小流量制御用シリンダの出退ロッドを安定して突出方向に移動させることができ、大流量制御用シリンダの出退ロッドを小開度位置となるように強制的かつ確実に位置決めすることができる。
【００２０】
また、本発明の液体充填装置は、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に対して当接可能に配設されて、大流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する大流量調整部材と、小流量制御用シリンダの出退ロッドの突出端部側部分に対して当接可能に配設されて、小流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する小流量調整部材とを備えたことを特徴とし、この構成により、小開度だけでなく大開度の開度調節もできる。
【００２１】
また、本発明は、駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で連結されていることを特徴とする。
この構成により、駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で一体的に移動するので、大流量制御用シリンダの出退ロッドを駆動ロッドの延長部分として兼用することができ、図１３に示すような、充填弁駆動用の駆動ロッドに中継板を取り付け、この中継板に対して、大流量制御用シリンダの出退ロッドと小流量制御用シリンダの出退ロッドとを並行して連結した場合と比較して、部品点数や設置スペースを削減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、充填弁が先端部に取り付けられた駆動ロッドを、複動両ロッド型の大流量制御用シリンダにおける出退ロッドの一端部に連結させ、小流量制御用シリンダの出退ロッドの端部に、支点を中心として回動する梃子型リンクを連結または係合させ、この梃子型リンクの中間部に、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分を当接離間自在に配置したことにより、簡単な構成で、何れの状態（大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時）および状態切換時でも、充填弁が先端部に取り付けられた駆動ロッドの位置決め動作および切換動作を安定して行うことができて、信頼性が向上する。
【００２３】
また、大流量制御用の大流量制御用シリンダや小流量制御用の小流量制御用シリンダとして一般的な構造のものを用いることができて、製造コストを低減化できる。
また、駆動ロッドと大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯となるように配置させて一体的に昇降するよう結合させたことにより、図１３に示すような構造を採用した場合と比べて、部品点数を低減することができるとともに、充填弁駆動部の配設空間を少なくすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる液体充填装置を図面に基づき説明する。
図１〜図３は、それぞれ本発明の実施の形態に係る液体充填装置の縦断面図で、図１は閉鎖時、図２は大流量時、図３は小流量時の状態を示す。また、図４（ａ）は図１のIVａ−IVａ線矢視側面図、図４（ｂ）は図１のIVｂ−IVｂ線矢視側面図、図５は図１のV−V線平面断面図である。
【００２５】
図１〜図５に示すように、液体充填装置は、大まかには、充填対象としての液体が供給されるとともにこの液体の充填流路を開閉する充填弁１などが設けられているノズル部２と、充填弁１を駆動させる充填弁駆動部３とから構成される。ノズル部２は、充填時に液体を充填する容器（図示せず）の上方となる箇所に配置される。また、ノズル部２の上方に、充填弁駆動部３が組みつけられている。
【００２６】
ノズル部２は、液体が供給される流入路４ａと充填弁１が内装され上下に延びる本体流路４ｂとが接続されてなるノズル本体４と、このノズル本体４の下端部に取り付けられて充填口５ａが形成された充填口部５と、ノズル本体４の上部に組みつけられたノズル連結筒６と、ノズル連結筒６に内挿されたシール部材１０およびシール押さえ部材１９と、ノズル連結筒６の上方にさらに接続された接続枠９と、充填口５ａを開閉する充填弁１と、シール押さえ部材１９内を上下に貫通して昇降自在に配設され、充填弁１が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッド７などを備えている。
【００２７】
この実施の形態では、充填弁１の上太径部１ａが密着可能な形状の充填口部５の上筒状部５ｂが、ノズル本体４の内壁面から隙間を有した状態で配設されているとともに、この上筒状部５ｂの一部に、小開度（小流量）時に液体が流入できる小流量用流入孔８が形成されており、小開度（小流量）時には、充填口部５の上筒状部５ｂが充填弁１の上太径部１ａにより閉鎖された状態で、小流量用流入孔８を通して、小流量の液体が安定して流入されるよう図られている。なお、ノズル本体４と充填口部５との接合部や、ノズル本体４とノズル連結筒６との接合部などにはシール材が配設されているが、図面では省いている。
【００２８】
充填弁駆動部３は、底面部１１ａに接続枠９の上端部が固定されており、充填弁駆動部３の外枠をなす箱型形状のケース部１１と、図１に示すように正面視して、充填弁駆動部３の略中央部に配設され、上下に突出する出退ロッド１２ａを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダ１２と、右側寄りに配設され、上方に突出する出退ロッド１３ａを有する単動片ロッド型の小流量制御用シリンダ１３と、左側寄り空間において上下に延びる支柱体１４と、支柱体１４の上下方向中間部において前後方向（奥行方向）に挿通された支点ピン１５を中心として、左側に延びる姿勢で、揺動自在に取り付けられた梃子（てこ）型リンク１６と、大流量制御用シリンダ１２の上方に配設され、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの出退ストロークを調整する大流量調整部材１７と、小流量制御用シリンダ１３の上方に配設され、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの出退ストロークを調整する小流量調整部材１８などを備えている。
【００２９】
大流量制御用シリンダ１２は、出退ロッド１２ａが上下方向に沿って移動自在に配置され、この大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと、弁駆動ロッド７と、大流量調整部材１７に設けられたストッパ軸１７ａとが上下方向に沿って同一軸芯となる姿勢に配設されている。大流量制御用シリンダ１２は、その出退ロッド１２ａの下端部（一端部）に、連結継手２０を介して、弁駆動ロッド７の上端部が取り付けられている。大流量制御用シリンダ１２は、その下バルブ（第１バルブ：図４（ａ）参照）１２ｂから、ピストン１２ｄの下面に臨むシリンダ内下空間１２ｆに作動流体としてのエアー（圧縮空気）が導入され、上バルブ（第２バルブ：図４（ａ）参照）１２ｃから、ピストン１２ｄの上面に臨むシリンダ内上空間１２ｇのエアーが大気圧に開放されることで、ピストン１２ｄとともに出退ロッド１２ａが上昇する。また、上バルブ１２ｃからシリンダ内上空間１２ｇにエアーが導入され、下バルブ１２ｂからシリンダ内下空間１２ｆのエアーが開放されることで、ピストン１２ｄとともに出退ロッド１２ａが一体的に下降する。大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの上端部（他端部）には第１ブラケット２１が取り付けられている。この第１ブラケット２１は、大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに下方から当接可能とされているとともに、奥行方向に貫通する第１昇降ピン２２が連結されている。第１昇降ピン２２は、梃子型リンク１６の左右方向略中央部で、下方に窪むように形成された凹形状部１６ａの底部に上方から当接可能に配設されている。
【００３０】
小流量制御用シリンダ１３は、出退ロッド１３ａが上方に突出した姿勢で上下に移動自在に配置され、この出退ロッド１３ａの上端部には第２ブラケット２３が取り付けられている。この第２ブラケット２３は、小流量調整部材１８のストッパ軸１８ａに下方から当接可能とされているとともに、奥行方向に貫通する第２昇降ピン２４が連結されている。そして、この第２昇降ピン２４が梃子型リンク１６の右寄り箇所に連結されており、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの昇降に伴って、梃子型リンク１６が支点ピン１５を中心として揺動する。小流量制御用シリンダ１３は、下バルブ１３ｂからピストン１３ｄの下面に臨むシリンダ内下空間１３ｆにエアー（圧縮空気）が導入されることで、ピストン１３ｄとともに出退ロッド１３ａが上昇する。なお、小流量制御用シリンダ１３におけるピストン１３ｄの上面に臨むシリンダ内上空間１３ｇには、この空間を大気圧に連通させる通気孔が形成されている。また、下バルブ１３ｂからシリンダ内下空間１３ｆのエアーが開放されることで、ピストン１３ｄとともに出退ロッド１３ａが一体的に下降可能な状態となる。また、この実施の形態では、梃子型リンク１６における支点ピン１５から第１昇降ピン２２までの距離に対して、支点ピン１５から第２昇降ピン２４までの距離の比（いわゆる梃子比）が約２倍とされているが、これに限るものではない。なお、大流量制御用シリンダ１２と、小流量制御用シリンダ１３とは、シリンダやピストン１２ｄ、１３ｄの断面積が同じ形状の、入手し易い比較的安価な一般的な規格のものが用いられている。
【００３１】
大流量調整部材１７および小流量調整部材１８は、それぞれケース部１１の上面部１１ｂに形成されたねじ孔を通して、上下にねじ移動可能なストッパ軸１７ａ、１８ａと、ストッパ軸１７ａ、１８ａの上端部に固定されたつまみ１７ｂ、１８ｂと、ストッパ軸１７ａ、１８ａのねじ部に螺合されるとともに、ケース部１１の上面部１１ｂに接触した姿勢で、ストッパ軸１７ａ、１８ａの位置決めをする位置決めねじ１７ｃ、１８ｃとから構成されている。なお、この実施の形態では、ストッパ軸１７ａ、１８ａの先端に当接板１７ｄ、１８ｄが取り付けられており、この当接板１７ｄ、１８ｄが大流量制御用シリンダ１２の第１ブラケット２１または小流量制御用シリンダ１３の第２ブラケット２３に当接するようになっているが、これに限るものではない。
【００３２】
上記構成において、液体を大流量で充填する際には、大流量制御用シリンダ１２の下バルブ１２ｂから作動流体としてのエアー（圧縮空気）を導入させて、出退ロッド１２ａを上昇させる。これにより、図２に示すように、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに当接するまで大きく上昇し、これにより、駆動ロッド７を介して充填弁１が大きく引き上げられた大開度状態となり、液体が大流量で充填される。なお、この際に、小流量制御用シリンダ１３に対しては、下バルブ１３ｂからエアーを導入させており、出退ロッド１３ａを上限位置まで上昇させるが、これに限るものではなく、下バルブ１３ｂのエアー圧を大気圧に開放させてもよい。
【００３３】
この大流量充填時において、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａの上端に結合された第１昇降ピン２２は、その上方への移動は梃子型リンク１６に対して規制されていないため、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａは、梃子型リンク１６の位置に影響されること無く、大開度（大流量）位置まで移動できる。また、この際の、大開度（大流量）位置は、大流量調整部材１７により良好に調節することができる。また、この際は、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧力により大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが大流量調整部材１７のストッパ軸１７ａに押し当てられた状態で、駆動ロッド７および充填弁１が良好に位置決めされ、安定した状態で、液体を大流量で充填することができる。
【００３４】
液体の充填を大流量から小流量に切り換える際には、大流量制御用シリンダ１２の上バルブ１２ｃからエアーを導入させるととも下バルブ１２ｂからのエアーを開放させて、エアー圧により大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａを下降させる。また、小流量制御用シリンダ１３については、バルブ１３ｂからエアーを導入させた状態を維持させ（あるいは、下バルブ１３ｂからのエアーの導入を開始させ）、出退ロッド１３ａを上限位置とする。これにより、図３に示すように、梃子型リンク１６はその右側部分が少し上方に傾斜した姿勢となり、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａは、梃子型リンク１６の凹形状部１６ａに入り込んで当接した状態で停止する。これにより、駆動ロッド７を介して充填弁１が少し開けられた小開度状態となり、液体が小流量で充填される。
【００３５】
ここで、この大流量から小流量に切り換える際には、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧により、これに内蔵されたピストンが押し下げられて大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが下降され、また、この大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａに連結された第１昇降ピン２２が梃子型リンク１６に当接した状態では、梃子型リンク１６を介して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａとが押し合う状態となるが、梃子型リンク１６は、支柱体１４で支持された支点ピン１５を中心として、第１昇降ピン２２までの距離に対して、第２昇降ピン２４までの距離は約２倍（梃子比による）であるので、梃子型リンク１６は、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａにより押し上げられた状態に良好に維持され、この結果、小開度（小流量）状態が良好に保持される。したがって、大流量から小流量に安定して切り換えられるとともに、小開度（小流量）状態が良好に保持され、充填作業が良好に行われる。なお、上述したように、この実施の形態においては小開度（小流量）状態では、充填口部５の上筒状部５ｂが充填弁１の上太径部１ａにより閉鎖された状態で、小流量用流入孔８を通して、小流量の液体が安定して流入される。
【００３６】
この後、充填作業を停止させる際には、大流量制御用シリンダ１２の上バルブ１２ｃからエアーを導入させたままの状態で、小流量制御用シリンダ１３のバルブ１３ｂを大気圧に開放してエアーを排出させる。これにより、図１に示すように、小流量制御用シリンダ１３のピストン１３ｄおよび出退ロッド１３ａが下限位置まで下降し、これによって、梃子型リンク１６が略水平姿勢となり、その分だけ、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａが下降し、これに伴って、駆動ロッド７を介して充填弁１が閉鎖状態となり、液体の充填が停止される。この際、充填弁１は、大流量制御用シリンダ１２のエアー圧によって十分に大きな圧力で押し付けられて閉鎖されるので、良好な状態で閉鎖され、例え、充填対象となる液体の液圧が高い場合でも、液漏れを生じることはない。
【００３７】
このように、上記構成によれば、大開度（大流量）時、小開度（小流量）時、閉鎖時の何れの状態および切換時でも、作動流体の圧力により、位置決めされるので、位置決め動作および切換動作を安定して行うことができる。なお、小開度（小流量）時には、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａと小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａとが梃子型リンク１６を介して、押し合うことになるが、梃子比によって、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａが安定して突出して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａならびに駆動ロッド７を小開度位置となるように強制的かつ確実に位置決めすることができる。
【００３８】
また、上記構成によれば、駆動ロッド７と大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａとが、同軸芯となるように配置させて一体的に昇降するよう結合させているので、図１３に示すように、充填弁（開閉弁７１および絞り部材７０）を駆動させる駆動ロッド（操作ロッド７２）の左右にそれぞれシリンダ７７、７８を配設する場合と比較して、大流量制御用シリンダ１２の出退ロッド１２ａを駆動ロッド７の延長部分として兼用したような構成となって、部品点数を削減することができるとともに、充填弁駆動部の配設空間を少なくすることができる利点もある。
【００３９】
また、上記構成によれば、大流量制御用の大流量制御用シリンダ１２として、特殊な形状でない、一般的な構造の複動両ロッド型のもので済ますことができ、かつ、小流量制御用の小流量制御用シリンダ１３として、特殊な形状でない、一般的な構造の単動片ロッド型のもので済ますことができる。したがって、これによっても、製造コストを低減化できる利点がある。
【００４０】
なお、上記の実施の形態では、梃子型リンク１６に対して小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａを、第２昇降ピン２４を介して回転自在に連結させた場合を述べたが、これに限るものではなく、図６〜図８に示すように、梃子型リンク１６における、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａに挿通させた第２昇降ピン２４に対応する位置に、下方に開口する凹形状部１６ｂを形成し、この梃子型リンク１６の凹形状部１６ｂに、前記第２昇降ピン２４が下方から当接して係合するように構成してもよい。この構成によっても、小流量制御用シリンダ１３の出退ロッド１３ａの昇降動作に連動して、梃子型リンク１６が揺動し、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
また、上記の実施の形態では、大流量制御用シリンダ１２や小流量制御用シリンダ１３にエアー圧を常時作用させたり、保持させたりできる環境で用いられる液体充填装置の場合を述べた。しかし、エアー圧が解除される場合がある環境では、上記構造においては充填弁１を閉鎖した状態でエアー圧が解除されると、充填弁１を閉鎖する方向にエアー圧力が作用しなくなるため、液漏れを生じるおそれがある。したがって、このように、エアー圧が解除される場合がある環境では、図９〜図１１に示すように、エアー圧が解除された場合でも、充填弁１を閉鎖した状態に保持できるように、ある程度の付勢力を与えて、充填弁１の閉鎖状態を良好に保持するための、閉鎖状態維持用（液漏れ防止用）の付勢ばね３０を付加してもよく、これによれば、エアー圧が解除され他場合でも、液漏れを防止することができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、大流量制御用シリンダ１２や小流量制御用シリンダ１３の作動用流体として圧縮空気を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、各種の気体や液体を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図２】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図３】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図４】（ａ）は図１のIVａ−IVａ線矢視側面図、（ｂ）は図１のIVｂ−IVｂ線矢視側面図である。
【図５】図１のV−V線平面断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図７】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図８】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態に係る液体充填装置の閉鎖時の縦断面図である。
【図１０】同液体充填装置の大流量時の縦断面図である。
【図１１】同液体充填装置の小流量時の縦断面図である。
【図１２】従来の液体充填装置の縦断面図で、（ａ）は閉鎖時、（ｂ）は大流量時、（ｃ）は小流量時を示す。
【図１３】その他の従来の液体充填装置の縦断面図で、（ａ）は閉鎖時、（ｂ）は大流量時、（ｃ）は小流量時を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１ 充填弁
２ ノズル部
３ 充填弁駆動部
４ ノズル本体
５ 充填口部
５ａ 充填口
７ 駆動ロッド
１２ 大流量制御用シリンダ
１２ａ 出退ロッド
１３ 小流量制御用シリンダ
１３ａ 出退ロッド
１４ 支柱体
１５ 支点ピン
１６ 梃子（てこ）型リンク
１７ 大流量調整部材
１８ 小流量調整部材
２１ 第１ブラケット
２２ 第１昇降ピン
２３ 第２ブラケット
２４ 第２昇降ピン
３０ 付勢ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填ノズル先端の充填口を開閉する充填弁が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッドと、
駆動ロッドに一端部が連結された出退ロッドを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダと、
一方に突出する出退ロッドを有する小流量制御用シリンダと、
所定位置の支点を中心に片持ち状に揺動自在に支持され、端部側が小流量制御用シリンダの出退ロッドに回動自在に連結されまたは係合され、前記支点と小流量制御用シリンダの出退ロッドの連結点との中間部で、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に当接離間自在とされた梃子型リンクと
を備えたことを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に対して当接可能に配設されて、大流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する大流量調整部材と、
小流量制御用シリンダの出退ロッドの突出端部側部分に対して当接可能に配設されて、小流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する小流量調整部材と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填装置。
【請求項１】
充填ノズル先端の充填口を開閉する充填弁が先端部に取り付けられた充填弁駆動用の駆動ロッドと、
駆動ロッドに一端部が連結された出退ロッドを有する複動両ロッド型の大流量制御用シリンダと、
一方に突出する出退ロッドを有する小流量制御用シリンダと、
所定位置の支点を中心に片持ち状に揺動自在に支持され、端部側が小流量制御用シリンダの出退ロッドに回動自在に連結されまたは係合され、前記支点と小流量制御用シリンダの出退ロッドの連結点との中間部で、大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に当接離間自在とされた梃子型リンクと
を備えたことを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
大流量制御用シリンダの出退ロッドの他端部側部分に対して当接可能に配設されて、大流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する大流量調整部材と、
小流量制御用シリンダの出退ロッドの突出端部側部分に対して当接可能に配設されて、小流量制御用シリンダの出退ストロークを調整する小流量調整部材と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
駆動ロッドと、大流量制御用シリンダの出退ロッドとが、同軸芯で連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１７９３２３（Ｐ２００９−１７９３２３Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６９８３（Ｐ２００８−１６９８３）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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