JP2001240004A

JP2001240004A - 液体充填装置における充填量の調整方法

Info

Publication number: JP2001240004A
Application number: JP2000057122A
Authority: JP
Inventors: Sadahiro Abe; 貞宏安部; Seiji Goto; 征司後藤; Tetsuji Noda; 哲司野田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-04

Abstract

(57)【要約】【課題】食品飲料等の液体を所定量づつ容器に充填す
る液体充填装置における充填量の調整方法において、充
填量の調整作業の繁雑さを無くし、かつ、その作業時間
を大幅に短縮する様にしたものを提供することを課題と
する。【解決手段】回転式液体充填装置の周方向に配置され
た充填バルブに対応して充填位置に搬送された容器に、
充填量をコントロールしながら液体を充填し、かつ封栓
し、この充填バルブと対応付けて前記液体を充填された
容器内の液体量を計測し、次いで同計測値を予め設定し
た設定値と比較してその間に一定の差が有る場合には前
記計測値を演算して新しい設定値を定め、爾後この新し
い設定値で充填バルブのコントロールを行う様にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品飲料、化粧
品、医薬品などの液体を所定量づつ容器に充填する液体
充填装置における充填量の調整方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体充填装置の概要と同装置にお
ける液体充填手順の概略について、図４乃至図６に基づ
いて説明する。図４は従来の液体充填装置の概略的な断
面図を、図５は同液体充填装置の模式上面図を、また、
図６は同液体充填装置に複数個装着してある充填バルブ
の断面図を示している。

【０００３】１は回転式液体充填装置の本体で、矢印５
１の方向に回転する。ここで例えば食品飲料等の液体を
充填される空の容器１１は、コンベア等の搬送装置で矢
印５０の方から供給され、入口スター１２により送り方
向のピッチを割り出され、回転式液体充填装置の本体１
に搬入される。

【０００４】回転式液体充填装置の本体１には、前記入
口スター１２が割り出す一定のピッチ間隔に対応して、
周方向に一定のピッチ間隔で複数の充填バルブ４が設け
られ、空の容器１１は順次回転して来る各充填バルブ４
に対して順次供給される。

【０００５】この様にして供給された空の容器１１は、
それぞれ対応する充填バルブ４の下方に受け入れられ、
回転式液体充填装置の本体１の回転によりこの空の容器
１１が矢印５１の方向に移動する間に、その上方に位置
するカム３１によりカムフォロア３２、ブラケット３
３、及びロッド３４等を介して締結され、上方に持ち上
げられているセンターリングカップ３０が下降し、前記
空の容器１１の口をシールして内部と外気を遮断する。

【０００６】容器１１がシールされると、充填制御ユニ
ット２０からの指令信号でカウンタ弁３５が開き、管３
８より供給される加圧されたガスは、ガスチャンバー３
７から通路３９、カウンタ弁３５、中空のステム４８の
通路４３を通って容器１１内に流入する。

【０００７】容器１１内とガスチャンバー３７の圧力が
同じになると、充填制御ユニット２０からの指令で図示
省略の電磁弁を駆動してシリンダ４４の下方の部屋に空
気を供給し、ステム４８を引き上げ、センターリングカ
ップ３０の中央寄りで容器１１側に対して閉鎖されてい
た液弁部４５を開き、同液弁部４５が開くと、液チャン
バー２とつながっている管４６より流量計３を経由し、
通路４７を通って前記液体飲料等の液体５が容器１１内
へ流入する。

【０００８】前記流量計３からの流量信号は、充填制御
ユニット２０に伝送され、そこでこの流量信号を積分し
て通過液量としてカウントされ、予め設定された設定値
（任意に設定可能）設定値と比較される。

【０００９】通過液量が設定値に到達すると、充填制御
ユニット２０からの信号で図示省略の電磁弁を切り替
え、シリンダ４４の逆側（上方）の部屋に空気を送って
引き上げられていた前記ステム４８を押し下げ、前記液
弁部４５を閉じて容器１１内への液体５の流入を止め
る。

【００１０】その後は、充填制御ユニット２０からの信
号で弁３６を動作させ、加圧されている容器１１のガス
を通路４９、弁３６、通路４２を経由してチャンバー４
０に送り、さらに、管４１、回転式液体充填装置の本体
１の中央部のロータリジョイント１０、管７を経由して
大気に解放する。

【００１１】前記した容器１１への液体５の充填動作
は、回転式液体充填装置の本体１が回転している間に行
われ、回転式液体充填装置の本体１の所定の出口部に到
達した液体５を充填された容器１１は、爪付きコンベア
１３で割り出されて移送され、その経路に配置され、か
つ爪付きコンベア１３の割り出し間隔に応じた動作間隔
で作動する封栓機１４で蓋をされてスターホイル１５か
らコンベア等の搬送装置によって矢印５２の方向に送り
出される。

【００１２】なお、前記の様に管４６及び管３８を経由
して供給される液体５及び加圧ガスは、その上流ではそ
れぞれ管６と管８からロータリジョイント１０を介して
回転式液体充填装置の本体１へ供給される。

【００１３】また、充填制御ユニット２０への電源供
給、液体等を充填動作中の充填バルブ４の周方向での順
番やその充填量等の情報は、スリップリング９及びケー
ブル２２を経由して、外部制御盤２１との間でやりとり
される。また、各部の制御のために、制御ユニット２０
及び外部制御盤２１には図示省略のコンピュータが搭載
してある。

【００１４】なお、前記管４６と管６の間の省略部分に
おいて、ここに配置される定量式の充填装置は、一般的
にシリンダとこれに嵌合したピストンとからなるシリン
ダ装置を備え、その給排動作によって充填液タンク内の
充填液を容器１１内に充填するようにしている。

【００１５】そして容器１１内への充填量を変更し、若
しくは微調整するには、前記のピストンのストロークを
変更するか、或いはピストンのストロークを一定とした
まま前記シリンダ内に容積調整用ロッド等の調整部材を
突出させ、かつその突出量を調整することによって行っ
ている。

【００１６】また、シリンダ装置を備えた定量式充填装
置において、充填後の容器重量をウエートチェッカーで
測定し、サーボモータと組み合わせてピストンのストロ
ークを制御して、充填量を自動調整することも可能であ
り、その一例として特公昭６３−６６７５４公報に記載
のものがある。

【００１７】同様にウエートチェッカーで充填後の容器
重量を測定し、ボッシュ式ピストンポンプのプランジャ
の回転角を制御して、充填量を自動調整することも可能
であり、その一例として特開平８−２８５６５７公報に
記載のものがあるがあるが、これらについては以下に説
明する本発明と直接的に関係ないので、参考例として列
挙することに止める。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の回
転式液体充填装置において、容器１１に供給され充填さ
れる液体の分量の調整に際しては、容器１１に充填を行
った後に、その容器１１をラインから抜き取って充填液
の重量検査を行い、その重量が設定値の規格範囲をはず
れている場合には、充填量の設定値の変更を外部制御盤
からケーブル２２、スリップリング９を介して充填制御
ユニット２０に伝送し、同充填制御ユニット２０を新た
な設定値で充填できるようにして、充填量を調整する。

【００１９】しかしながらこのような方法では、繰り返
し行う充填量の調整作業が繁雑であり、特に回転式液体
充填装置の周方向に区分されて複数個設けられた充填バ
ルブ４毎に調整を行う必要があるため、その作業に時間
が掛かる。

【００２０】また、回転式液体充填装置が高速で生産し
ている場合は、容器１１のサンプリング、重量計測、設
定値の変更に時間が掛かると、その間に生産される充填
量の規格範囲外の製品がロスとなる。

【００２１】本発明は、このような従来の回転式液体充
填装置における充填量の調整方法の不具合点を解消し、
充填量の調整作業の繁雑さを無くし、しかもその作業時
間を大幅に短縮する様にした充填量の調整方法を提供す
ることを課題とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、その第１の手段として、周
方向に複数配置された充填バルブにそれぞれ装着した流
量計で通過する液体の容積を計測し、予め設定した値に
到達したら充填バルブを閉じ、容器への充填量をコント
ロールする回転式液体充填装置において、液体を充填さ
れ、封栓されて送り出された容器内の液体量を充填に供
した充填バルブと対応付けて計測し、予め設定した値と
比較し、この比較値に一定の差異があるとき、前記計測
した値に基づき演算して新たに設定値を定め、この新し
い設定値により対応する充填バルブの充填量をコントロ
ールする液体充填装置における充填量の調整方法を提供
するものである。

【００２３】すなわち、同第１の手段によれば、回転式
液体充填装置の周方向に配置された充填バルブに対応し
て充填位置に搬送された容器に、充填量をコントロール
しながら液体を充填し、かつ封栓し、この充填バルブと
対応付けて前記液体を充填された容器内の液体量を計測
し、次いで同計測値を予め設定した設定値と比較してそ
の間に一定の差が有る場合には前記計測値を演算して新
しい設定値を定め、爾後この新しい設定値で充填バルブ
のコントロールを行う様にし、最初に設定した設定値が
現実の計測値とかけ離れない様に現実に則して設定値を
修正し、各容器の充填量を迅速かつ容易に、適正なもの
に調整する様にしたものである。

【００２４】また、第２の手段として、前記第１の手段
において、前記計測値の演算処理に際し、前記液体量の
計測を複数回繰り返して行ない、計測データの平均化を
行うと共に、過去に測定、保存してある計測データの標
準偏差値と比較して大幅に差異がないことを確認し、こ
の値を前記予め設定した値に代えて新たな設定値とする
液体充填装置における充填量の調整方法を提供するもの
である。

【００２５】すなわち、同第２の手段によれば、前記第
１の手段において前記計測値の演算を行う際に、その計
測を複数回繰り返し、計測データの平均化を行うと共
に、同計測値の変化が、過去に測定、保存してある計測
データの標準偏差値と比較して大幅に差異がないことを
確認した上で、同計測値を新たな設定値として予め設定
したものと代えることにより普遍的な設定値を得、前記
第１の手段における充填量の調整を、より適切、適正化
する様にしたものである。

【００２６】また、第３の手段として、前記第１の手段
において、前記計測値の演算処理に際し、前記液体量の
計測は複数回繰り返して行ない、計測データの平均値又
は標準偏差値等の統計量を演算し、同演算値を各充填バ
ルブに対応させて保存しておき、この値を前記予め設定
した値に代えて採用し、前記充填量の計測値と比較して
設定値変更の要否を評価する液体充填装置における充填
量の調整方法を提供するものである。

【００２７】すなわち、同第３の手段によれば、前記第
１の手段において前記計測値の演算を行う際に、前記計
測を複数回繰り返し、計測データの平均値又は標準偏差
値等の統計的な演算処理を行って演算値の普遍化を図
り、その演算値を各充填バルブに対応させて保存し、同
保存値を予め予定した設定値に代えて前記計測値と比較
する様にすることにより、前記第１の手段における充填
量の調整をより適切、適正化する様にしたものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１乃至図３に基づいて説明する。図１は本実施の形態に
おける液体充填装置の模式上面図、図２は各種データ及
び信号を接続したブロック線図、図３は制御例を示す説
明図である。

【００２９】なお、説明が冗長とならない様に、前記し
た従来のものと同一の部位については図中に同一の符号
を付して示し、特に、前記した従来のものにおける図４
及び図６に記載の符号１〜５２に相当する部位は変わら
ないので、これらの説明を援用することにより重複説明
を極力さけ、本実施の形態に固有の点を重点的に説明す
る。

【００３０】１００は充填量計測装置で、同充填量計測
装置１００は液体５が充填されて封栓した容器１１が送
り出され、コンベア等で移動されているラインに設置さ
れており、光やＸ線を用いた液面レベル検査装置で構成
される。

【００３１】なお、この液面レベル検査装置は、前記の
様な光やＸ線により液面レベルを検査するものに代えて
充填された液体の重量を計測するウエイトチェッカを採
用することもできるが、現在の技術レベルではウエイト
チェッカは応答速度が若干遅いので、光やＸ線の使用に
よる液面レベル検査装置が使い勝手に優れている。

【００３２】また、前記容器１１がコンベア等で移動さ
れるラインには、前記充填量計測装置１００に先行して
光電センサ１０２が配置されており、同光電センサ１０
２は充填バルブ４と関連付けられて機能し、前記ライン
に沿って通過する容器１１の序数を充填バルブ４に対応
付けしてカウントし、図２のブロック線図に示す様にそ
の信号はケーブル１０１ａから充填量計測装置１００を
経由して充填量計測装置１００の計測データの信号と共
に、ケーブル１０１で外部制御盤２１へ伝送される様に
なっている。

【００３３】すなわち、回転式液体充填装置の本体１の
周方向に複数配置された充填バルブ４の内の或るもの
に、空の容器１１が供給されて液体が充填されると、そ
の先頭容器１１に対応した充填バルブ４の番号は、従来
の積算した充填量や充填時間などの情報と共に、充填制
御ユニット２０からケーブル２２を介して外部制御盤２
１のコンピュータに伝送されて保存され、また、演算処
理されるようになっている。

【００３４】なお、供給される容器１１に歯抜けが生じ
た場合には、回転式液体充填装置に別途装着された図示
省略のセンサで検出し、歯抜け位置が液体充填位置に来
た時には該当する充填バルブ４が開かないようすること
ができるようになっているため、それらの情報も同様に
外部制御盤２１に伝送するようになっている。

【００３５】また、充填制御ユニット２０、光電センサ
１０２、充填量計測装置１００等によるそれぞれの計測
データや信号は、外部制御盤２１にて演算処理されて、
充填量の異常がある場合には充填バルブ４の番号表示を
する様になっている。

【００３６】前記の様な充填量計測装置１００、光電セ
ンサ１０２を組み入れた本実施の形態においては、空容
器１１が回転式液体充填装置の本体１に供給され、所定
の充填バルブ４の下で液体５が充填され、その後流で封
栓された容器１１が充填量計測装置１００に到達する
と、光電センサ１０２でカウントされると共に充填量は
液面レベルで計測され（代替例としてウエイトチェッカ
を用いることが出来る）、そのデータが外部制御盤２１
のコンピュータに伝送される。

【００３７】また、回転式液体充填装置の本体１に搭載
した充填制御ユニット２０からは先頭の充填バルブ４の
序列番号及びその他の充填に関する情報が伝送される。
これらの情報に基づいて、充填計測装置１００を通過し
ている容器１１に対応した充填バルブ４の番号が認識で
きる。

【００３８】これらの情報に基づいて、充填バルブ４に
対応付けして計測された充填量が、予め設定してある目
標充填量に相当する液面レベル（ウエイトチェッカを用
いる場合は重量）の許容範囲内であるか否かを評価し
て、充填量が許容範囲をはずれる場合はその誤差量を演
算し、同誤差量が許容範囲を越え、前記目標充填量とし
て予め設定した値が不適切とされた場合には、対応する
番号の充填バルブ４の流量計３が積算する充填量の設定
値を新たに設定して、回転式液体充填装置１に搭載した
充填制御ユニット２０に伝送する。これによって、新た
な設定値で充填が行われるため、容器１１に充填される
量が補正できることとなる。

【００３９】他方、連続的に液体５が容器１１に充填さ
れている状態下において、充填量計測装置１００は容器
１１の充填量を連続して、若しくは定時間毎、若しくは
手動操作で適宜選択することにより計測し、それを充填
バルブ４に対応して、統計量である平均値と標準偏差値
を演算して保存しておく。

【００４０】新たに計測した充填量を予め設定した目標
値と対比するに際し、前記新たに計測した値を計測の度
毎に目標値とその許容範囲との演算・評価比較すること
に代えて、前記した保存データと比較する様にしてもよ
く、これにより大幅に誤差が生じる場合は相当する番号
の充填バルブ４に異常が生じたことが考えられるため、
ブザー発声又はランプ点灯等により警報を発することが
できる。

【００４１】この様な対比を行う場合には、その誤差限
界として、例えば標準偏差の３倍（確率は９９．６％）
等を用いるのが好適である。なお、前記によって充填量
を補正する場合は、充填の結果を評価して次の充填量を
設定するため、充填量の目標値との誤差量が継続する際
に有効である。

【００４２】しかし、誤差量が特異的に大きくなったり
元に戻ったりすることを繰り返す場合は、充填量の設定
値変更を見合わせた方が、充填量による不良品の発生を
少なくできるので、この様な異常値に当たる計測データ
は除外する様にして、前記誤差量が過去に測定、保存し
てある計測データの標準偏差値と比較して大幅に差異が
ないことを確認することが好ましい。

【００４３】また、前記保存した計測データの平均値又
は標準偏差等の統計量を設定値として用いることによ
り、統計的な手法で異常な計測値による影響を最小に抑
え、前記充填量の調整をより好適に行うこともできる。

【００４４】なお、前記した本実施の形態による作業の
流れを図３に付加的に説明した。すなわち、同図３の手
順によれば、まず、連続計測、定時間計測、又は手動計
測等の何れかの計測指令の有無をチェックする。

【００４５】何れかの計測指令が有る場合にはその指令
で決まるタイミングに応じて充填終了信号、充填バルブ
番号の記憶等の情報を得、容器毎に光電センサのカウン
トをクリアし、かつ、再カウントし、光電センサのカウ
ントした容器が予定した順番の充填バルブに対応するも
のか否かをチェックする。

【００４６】光電センサのカウントによる充填バルブ番
号が予定の充填バルブ番号と一致した場合には、当該容
器について計測された充填量（Ｗ_mi）を、対応付けられ
た順番の充填バルブに対して予め目標値として設定され
た設定値と比較し、その差異を演算する。

【００４７】この差異が例えば標準偏差の３倍を越える
ような大差の場合に、対応する充填バルブの順番を示す
番号をビジュアルに表示すると共に異常警報等発し、オ
ペレータに知らしめる様にし、他方、前記差異が前記３
倍を越えずに許容範囲に入っている場合には合格、又は
この新しい計測データを保存データに含め、統計演算等
を行って必要に応じてその統計値を設定値として準備
し、利用可能とすることもできる。

【００４８】この様に本実施の形態によれば、計測した
データの統計量と比較すると共に、計測を複数回繰り返
すことでその状況を即座に評価でき、製品の不良等の問
題発生を最小限にすることができる。

【００４９】そして、容器１１に充填された量を計測
し、それに基づいた評価を行って自動的に充填量の設定
値を変更することで、充填量に関する不良発生を大幅に
減らすことができる。

【００５０】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上、本出願の請求項１に記載の発明に
よれば、周方向に複数配置された充填バルブにそれぞれ
装着した流量計で通過する液体の容積を計測し、予め設
定した値に到達したら充填バルブを閉じ、容器への充填
量をコントロールする回転式液体充填装置において、液
体を充填され、封栓されて送り出された容器内の液体量
を充填に供した充填バルブと対応付けて計測し、予め設
定した値と比較し、この比較値に一定の差異があると
き、前記計測した値に基づき演算して新たに設定値を定
め、この新しい設定値により対応する充填バルブの充填
量をコントロールする様にして液体充填装置における充
填量の調整方法を構成しているので、容器内に充填され
た液体量を計測し、同計測値を予め設定した設定値と比
較してその間に一定の差が有る場合には前記計測値を演
算して新しい設定値を定め、爾後この新しい設定値で充
填バルブのコントロールを行う様にしたことにより、各
容器の充填量を現実に則して迅速かつ容易に、適正なも
のに調整することができ、一定の規格に統一された適正
な製品を安定的に生産する充填量の調整方法の実現を可
能とし、装置及び製品の信頼性を大幅に高めることが出
来たものである。

【００５２】また、請求項２に記載の発明は、前記請求
項１の発明において、前記計測値の演算処理に際し、前
記液体量の計測を複数回繰り返して行ない、計測データ
の平均化を行うと共に、過去に測定、保存してある計測
データの標準偏差値と比較して大幅に差異がないことを
確認し、この値を前記予め設定した値に代えて新たな設
定値とする様にして液体充填装置における充填量の調整
方法を構成しているので、突発的な充填量の変化を除外
して計測データの平均化を行ない、その値を新たな設定
値として予め設定したものと代える様にすることによ
り、比較の基準となる設定値の適格性を高め、前記請求
項１の発明における充填量の調整方法をより適切、適正
化し、装置及び製品の信頼性をより一層高めることが出
来たものである。

【００５３】更にまた、請求項３に記載の発明は、前記
請求項１の発明において、前記計測値の演算処理に際
し、前記液体量の計測は複数回繰り返して行ない、計測
データの平均値又は標準偏差値等の統計量を演算し、同
演算値を各充填バルブに対応させて保存しておき、この
値を前記予め設定した値に代えて採用し、前記充填量の
計測値と比較して設定値変更の要否を評価する様にして
液体充填装置における充填量の調整方法を構成している
ので、複数回繰り返して計測された計測データを、平均
値又は標準偏差値等の統計的演算処理することにより現
実的な目標値を得、これを保存して予め予定した設定値
に代えて新たな設定値とすることにより、前記と同様に
比較の基準となる設定値の適格性を高め、前記請求項１
の発明における充填量の調整方法をより適切、適正化
し、装置及び製品の信頼性をより一層高めることが出来
たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液体充填装置の模
式上面図である。

【図２】図１のものの制御系において、各種データ及び
信号を接続したブロック線図である。

【図３】図１のものの制御例を示す説明図である。

【図４】従来の液体充填装置の概略的な断面図である。

【図５】図４の液体充填装置の模式上面図である。

【図６】図４の液体充填装置に複数個装着してある充填
バルブの断面図である。

【符号の説明】

１本体２液チャンバー３流量計４充填バルブ５液体６、７、８管９スリップリング１０ロータリジョイント１１容器１２入口スター１３爪付きコンベア１４封栓機１５スターホイル２０充填制御ユニット２１外部制御盤２２ケーブル３０センターリングカップ３１カム３２カムフォロア３３ブラケット３４ロッド３５カウンタ弁３６弁３７ガスチャンバー３８、４１管３９、４２通路４０チャンバー４４シリンダ４５液弁部４６管４７、４９通路４８ステム１００充填量計測装置１０１ケーブル１０１ａケーブル１０２光電センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野田哲司名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内Ｆターム(参考） 3E018 AA02 AB06 BB02 DA02 DA05 DA08 EA01 3E079 CC12 CC22 CD23 CD44 DD06 DD33 DE04 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周方向に複数配置された充填バルブにそ
れぞれ装着した流量計で通過する液体の容積を計測し、
予め設定した値に到達したら充填バルブを閉じ、容器へ
の充填量をコントロールする回転式液体充填装置におい
て、液体を充填され、封栓されて送り出された容器内の
液体量を充填に供した充填バルブと対応付けて計測し、
予め設定した値と比較し、この比較値に一定の差異があ
るとき、前記計測した値に基づき演算して新たに設定値
を定め、この新しい設定値により対応する充填バルブの
充填量をコントロールすることを特徴とする液体充填装
置における充填量の調整方法。
【請求項２】前記計測値の演算処理に際し、前記液体
量の計測を複数回繰り返して行ない、計測データの平均
化を行うと共に、過去に測定、保存してある計測データ
の標準偏差値と比較して大幅に差異がないことを確認
し、この値を前記予め設定した値に代えて新たな設定値
とすることを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置
における充填量の調整方法。
【請求項３】前記計測値の演算処理に際し、前記液体
量の計測は複数回繰り返して行ない、計測データの平均
値又は標準偏差値等の統計量を演算し、同演算値を各充
填バルブに対応させて保存しておき、この値を前記予め
設定した値に代えて採用し、前記充填量の計測値と比較
して設定値変更の要否を評価することを特徴とする請求
項１に記載の液体充填装置における充填量の調整方法。