JP6969563B2

JP6969563B2 - 充填システム

Info

Publication number: JP6969563B2
Application number: JP2018539765A
Authority: JP
Inventors: 幸伸西納; 勝則谷川; 考時嘉屋; 健悟池田; 茂喜小石; 政彰枝
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: EP3514105B1; CN109641732A; US10717553B2; MY195578A; EP3514105A1; EP3514105A4; JPWO2018052049A1; WO2018052049A1; KR102360301B1; KR20190069394A; US20190263544A1; CN109641732B

Description

本発明は、一部の充填機で充填作業を行いつつ、使用していない充填機の洗浄作業が可能な複数の充填機を備える充填システムに関し、詳しくは、閉鎖手段により開閉可能な開口部を介して充填機に容器を受け渡す容器受け渡し手段を備える充填システムに関する。

例えば２台の第１、第２充填機を備える充填システムにおいて、第１運転モードでは、第１、第２充填機で別々の液体を順次容器に充填し、第２運転モードでは第２充填機のみを用いて１種類の液体のみを容器に充填しながら、使用していない第１充填機の洗浄を行う充填システムが知られている（特許文献１参照）。

同充填システムでは、第２運転モードにおいて、第１充填機をバイパスして第２充填機へと容器を直接搬送するためのバイパスホイールを備える。第１充填機やバイパスホイールの上流側に配置されるリンサからの容器を排出するリンサ排出ホイールは、第１運転モードでは、第１充填機へと容器を供給する第１搬送ホイールへと容器を受け渡し、第２運転モードでは、バイパスホイールへと容器を受け渡す。

また第２運転モードにおいて第１充填機の洗浄を可能にするためには、第１充填機が配置される区画をバイパスホイールが配置される区画から隔離する必要がある。そのため特許文献１の構成では、第１搬送ホイール、第１供給ホイールを介して第１充填機に容器が供給され、第１排出ホイール、第２搬送ホイールを介して第１充填機から容器が排出される。そして第１搬送ホイールと第１供給ホイールの間、および第１排出ホイールと第２搬送ホイールの間には、仕切り壁が設けられ、それぞれシャッタを備えた開口部を通して容器の受け渡しが行われる。なお、仕切り壁の開口部をシャッタによって閉じる際には、第１搬送ホイールおよび第２搬送ホイールのグリッパを人手によって取り外しておくことによりシャッタとの干渉を避けるようにしている。

特開２０１４−２１３８７７号公報

しかし、特許文献１に記載の構成では、シャッタにより仕切り壁の開口部を閉じる際、人手によりグリッパ取り外し作業を行う必要があるため、作業が煩雑であり、その結果、洗浄作業に時間がかかるといった問題があった。

本発明は、一部の充填機で充填作業を行いつつ、使用していない充填機の洗浄作業が可能な充填システムであって、グリッパを自動的にシャッタと干渉しない位置に移動させることにより、充填機の洗浄作業の効率を高めた充填システムを提供することを課題としている。

本発明の充填システムは、無菌状態を維持し、内部に容器を搬送する搬送手段が収容された搬送用チャンバと、前記搬送用チャンバに連設され、内部に複数の充填手段を備えた回転式充填機が収容された充填チャンバと、前記搬送手段から前記充填機に容器を受け渡すロータリ式の容器受け渡し手段と、前記両チャンバ間に設けられ、前記容器受け渡し手段による容器の搬送を許容する開口部と、前記開口部を閉鎖する開閉手段とを備えた充填システムであって、前記容器受け渡し手段は、容器を保持可能な容器保持手段を備え、前記容器保持手段の一部は、前記容器受け渡し手段の回転軸に対して昇降可能であり、前記開閉手段が前記開口部を閉鎖する際、前記容器保持手段の一部は他の前記容器保持手段に対し相対的に所定量上昇または下降され、その後前記容器受け渡し手段が所定量回転移動され、前記容器保持手段の一部が前記開閉手段に干渉しない他の前記容器保持手段の上方または下方に位置する退避位置に位置されることを特徴としている。

本発明によれば、一部の充填機で充填作業を行いつつ、使用していない充填機の洗浄作業が可能な充填システムにおいて、グリッパを自動的にシャッタと干渉しない位置に移動させることにより、充填機の洗浄作業の効率を高めた充填システムを提供することができる。

本実施形態の充填システムにおける配置を示す平面図である。充填室、中間ゾーン、搬送室の関係を示す側断面図である。搬送室から開口部を通して供給／排出ホイールが設置された中間ゾーンを見た矢視図である。充填室、中間ゾーン、搬送室における供給／排出ホイールの配置を示す平面図である。供給／排出ホイールにスターホイールを用いたときの配置を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である充填システムの構成を示す平面図である。

本実施形態の充填システム１０は、例えば３台の充填機、第１〜第３フィラ１２、１４、１６を備える。第１〜第３フィラ１２、１４、１６は、容器搬送を行うセンターホイール（搬送ホイール）１８の周囲に配置される。第１〜第３フィラ１２、１４、１６、およびセンターホイール１８は、一体的なチャンバ内に配置され、同チャンバ内は壁面で仕切られ、第１〜第３フィラ１２、１４、１６が設置される第１〜第３充填室１３、１５、１７と、センターホイール１８が設置される搬送室１９に区画される。

また本実施形態において、第１〜第３フィラ１２、１４、１６とセンターホイール１８の間には、センターホイール１８から空容器を受け取り、第１〜第３フィラ１２、１４、１６の各々に受け渡すロータリ式の第１〜第３供給ホイール１２Ａ、１４Ａ、１６Ａと、第１〜第３フィラ１２、１４、１６の各々から充填容器を受け取りセンターホイール１８に受け渡すロータリ式の第１〜第３排出ホイール１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂが各々設けられる。第１〜第３充填室１３、１５、１７と搬送室１９との間には、それぞれ第１〜第３中間ゾーン（中間室）１３Ｍ、１５Ｍ、１７Ｍが設けられ、第１〜第３供給ホイール１２Ａ、１４Ａ、１６Ａおよび第１〜第３排出ホイール１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、それぞれ対応する第１〜第３中間ゾーン１３Ｍ、１５Ｍ、１７Ｍに配置される。

すなわち、センターホイール１８から第１フィラ１２へは、第１供給ホイール１２Ａを介して容器が供給可能であり、第１フィラ１２で充填処理された容器は、第１排出ホイール１２Ｂを介してセンターホイール１８へと排出される。同様に、センターホイール１８から第２、３フィラ１４、１６には、それぞれ供給ホイール１４Ａ、１６Ａを介して容器が供給可能であり、充填された容器は、排出ホイール１４Ｂ、１６Ｂを介して第２、第３フィラ１４、１６からセンターホイール１８へと排出される。

本実施形態では、センターホイール１８の周囲において容器搬送方向の上流側から第１、第２、第３フィラ１２、１４、１６の順で配置される。第１フィラ１２は、例えば固形物フィラであり、第２フィラ１４は、例えばウェイトフィラ（無ガス）である。また第３フィラ１６は、例えばガスフィラ（ガス・無ガス）である。センターホイール１８には、第１フィラ１２よりも上流側において、搬送ホイール２０、２２、２４を介して空の容器が供給される。搬送ホイール２０、２２、２４は、例えば容器滅菌室２１内に配置され、滅菌された空の容器が容器滅菌室２１から搬送室１９内のセンターホイール１８へと供給される。

本実施形態の充填システム１０では、第１〜第３フィラ１２、１４、１６の少なくとも１つにおいて、固体、液体、気体の何れかあるいはそれらを組み合わせた内容物が容器に充填される。そして各フィラにおいて充填作業が実施された容器はセンターホイール１８へと受け渡される。

またセンターホイール１８の周囲において第３フィラ１６の下流側には、例えば充填容器のキャッピングを行うキャッパが配置される。本実施形態では、例えば口径の異なるキャップに対応する複数のキャッパが配置され、図示例では、２台の第１キャッパ２６および第２キャッパ２８が設けられる。第１、２キャッパ２６、２８は、例えばキャッパ室２７内に設置され、充填システム１０において充填が完了した容器は、センターホイール１８から第１、第２キャッパ２６、２８の何れかに受け渡され、キャッピングが完了すると更に下流側の処理装置へと搬出される。

次に図２を参照して、本実施形態における第１〜第３充填室１３、１５、１７、第１〜第３中間ゾーン１３Ｍ、１５Ｍ、１７Ｍ、搬送室１９、第１〜第３フィラ１２、１４、１６、供給ホイール１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、排出ホイール１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ、センターホイール１８の間の関係についてより詳細に説明する。なお、これらの配置は、第１〜第３充填室１３、１５、１７において共通なので、以下の説明では各々の代表例を挙げて説明を行なう。

図２は、搬送室、中間ゾーン（中間室）、充填室の間の関係を示す側断面図である。図２において、第１〜第３充填室１３、１５、１７は充填室３０で代表され、第１〜第３フィラ１２、１４、１６はフィラ（充填機）３２で代表される。同様に供給ホイール１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、排出ホイール１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは供給／排出ホイール３４で代表され、第１〜第３中間ゾーン１３（中間室）Ｍ、１５Ｍ、１７Ｍは中間ゾーン（中間室）３６で代表される。

図示されるように、搬送室１９と中間ゾーン３６の間は仕切壁３６Ａで仕切られ、中間ゾーン３６と充填室３０の間は仕切壁３０Ａで仕切られる。そして搬送室１９内にはセンターホイール１８、中間ゾーン３６内には供給／排出ホイール３４、充填室３０内にはフィラ３２が配置される。

センターホイール１８、供給／排出ホイール３４、フィラ３２は、例えばネック搬送を行い、各装置のホイールの外周には、容器Ｖの口部あるいは首部を保持するグリッパが周方向に沿って多数設けられる。例えばセンターホイール１８にはグリッパ１８Ｇが設けられ、供給／排出ホイール３４にはグリッパ３４Ｇ（容器把持／保持手段）が設けられる。同様にフィラ３２にはグリッパ３２Ｇが設けられる。

中間ゾーン３６と充填室３０の間を仕切る仕切壁３０Ａには、開口部３０Ｂが設けられる。中間ゾーン３６内に設置された供給／排出ホイール３４のグリッパ３４Ｇは、グリッパ３４Ｇを支持する回転ホイール３４Ｈとともに開口部３０Ｂを通して充填室３０内へと延出する。すなわち供給／排出ホイール３４のグリッパ３４Ｇは、充填室３０内においてフィラ３２のグリッパ３２Ｇとの間で容器Ｖの受け渡しを行う。なお、開口部３０Ｂの大きさや形状は、グリッパ３４Ｇ、回転ホイール３４Ｈ、容器Ｖが中間ゾーン３６と充填室３０との間で行き来するのに支障がなければなるべく小さい方が好ましい。

充填室３０内において、フィラ３２のグリッパ３２Ｇの上方には、フィラ３２のホイール外周に沿って各グリッパ３２Ｇに対応した位置に充填ヘッド（充填手段）３８が各々設けられる。グリッパ３２Ｇで保持される空の容器Ｖには、ホイール回転中に充填ヘッド３８から所定の内容物が供給される。

また、中間ゾーン３６と搬送室１９の間を仕切る仕切壁３６Ａには、開口部３６Ｂが設けられる。供給／排出ホイール３４のグリッパ３４Ｇは、グリッパ３４Ｇを支持する回転ホイール３４Ｈとともに開口部３６Ｂを通して搬送室１９内へと延出する。すなわち供給／排出ホイール３４のグリッパ３４Ｇは、搬送室１９内においてセンターホイール１８のグリッパ１８Ｇとの間で容器Ｖの受け渡しを行う。なお、開口部３６Ｂは略矩形の開口であり、その大きさはグリッパ３４Ｇ、回転ホイール３４Ｈ、容器Ｖが中間ゾーン３６と搬送室１９との間で行き来するのに支障がない大きさとされる。

開口部３６Ｂには、その近傍に開口部３６Ｂを閉鎖可能なシャッタ（開閉扉、開閉手段）４０が設けられる。シャッタ４０は、例えば後述するようにラックアンドピニオン機構により駆動され、同機構はチャンバ外側に設けたモータ４０Ｍにより駆動される。

また、シャッタ４０により開口部３６Ｂを閉鎖するには、開口部３６Ｂを通して搬送室１９内へと延出する供給／排出ホイール３４の回転ホイール３４Ｈおよびこれに取り付けられたグリッパ３４Ｇを開口部３６Ｂから移動する必要がある。

本実施形態では、後述するように、回転ホイール３４Ｈの一部円弧区画に対応する可動区画３４１を、これに取り付けられるグリッパ３４Ｇとともに、可動区画３４１以外の回転ホイール３４Ｈの円弧区画を構成する固定区画３４０に対して少なくとも上下の一方の側に相対的に昇降可能とし、中間ゾーン３６内において上下の何れか一方に可動区画３４１をずらした後、これを回転ホイール３４Ｈの回転軸を中心に固定区画３４０に対して相対回転可能とし、可動区画３４１を固定区画３４０の上方または下方に位置する退避位置にまで回転移動可能としている。

本実施形態において可動区画３４１は、供給／排出ホイール３４に設けられる昇降シリンダ４２Ｃにより昇降され、回転機構４２Ｒにより供給／排出ホイール３４の回転軸を中心に回転される。なお図２には、可動区画３４１が固定区画３４０に対して上方へ相対移動可能な例が示される。

開口部３６Ｂをシャッタ４０で閉鎖する際には、可動区画３４１を退避位置にまで移動した後、回転ホイール３４Ｈを回転して、退避された可動区画３４１が退避前に配置されていた部分を開口部３６Ｂに配置し、これにより回転ホイール３４Ｈを開口部３６Ｂから退避させ、開口部３６Ｂを閉鎖するシャッタ４０と回転ホイール３４Ｈが干渉しないようにされる。

また、充填システム１０は、圧力制御装置（圧力制御手段）４４を備える。圧力制御装置４４は、フィラ３２を使用する場合、すなわちセンターホイール１８、供給／排出ホイール３４、フィラ３２の間で容器が受け渡しされる場合（第１運転モード）には、搬送室１９、中間ゾーン３６、充填室３０の順で圧力が高くなるようにエアの供給が制御される（搬送室１９＜中間ゾーン３６＜充填室３０）。一方、フィラ３２を除く他のフィラが使用され、フィラ３２を洗浄する場合（第２運転モード）、すなわち可動区画３４１が退避位置に移動され、開口部３６Ｂがシャッタ４０により閉鎖される場合には、中間ゾーン３６、充填室３０、搬送室１９の順で圧力が高くなるように各区画３６、３０、１９へのエアの供給が制御される（中間ゾーン３６＜充填室３０＜搬送室１９）。

図３は、搬送室１９から開口部３６Ｂを通して供給／排出ホイール３４が設置された中間ゾーン３６を見た矢視図である。図３（Ａ）は、シャッタ４０が開かれ、可動区画３４１が退避前の位置で回転ホイール３４Ｈの一部を構成し、グリッパ３４Ｇがセンターホイール１８との間で容器を受け渡す第１運転モードの状態を示し、図３（Ｂ）は、可動区画３４１が退避位置にまで移動され、グリッパ３４Ｇが駆動されず（センターホイール１８から容器を受け取らず）、シャッタ４０が閉じられた第２運転モードでの状態が示される。なお、充填システム１０における第１運転モードと第２運転モードの間の切り替えは、図示しない制御部によって行われる。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、例えばシャッタ４０の上辺はサポート部材４０Ｓにより保持され、サポート部材４０Ｓは、ラック４０Ｒによって支持される。ラック４０Ｒは、モータ４０Ｍにより駆動されるピニオンとギヤボックス４０Ｇにおいて係合し、モータ４０Ｍの回転により昇降され、これによりシャッタ４０が開口部３６Ｂを開閉するように昇降可能である。

図４は、充填室３０、中間ゾーン３６、搬送室１９における供給／排出ホイール３４の配置を示す平面図であり、図４（Ａ）は、充填室３０のフィラ３２が使用される第１運転モードで運転される場合、図４（Ｂ）は、充填室３０のフィラ３２が使用されず、供給／排出ホイール３４の可動区画３４１を退避させシャッタ４０を閉じてフィラ３２の洗浄が行われる状態において、センターホイール１８および他のフィラが使用される第２運転モードで運転される場合を示す。

図４（Ａ）に示されるように、フィラ３２が使用される場合には、供給／排出ホイール３４において、可動区画３４１は、固定区画３４０とともに円形の回転ホイール３４Ｈを構成し、回転ホイール３４Ｈの一部は開口部３６Ｂを通して搬送室１９へと突出し、回転ホイール３４Ｈの外周に設けられたグリッパ３４Ｇは、搬送室１９において搬送ホイール１８のグリッパと容器の受け渡しができる位置にまで延出する。なおこのとき、搬送ホイール１８、供給／排出ホイール３４、フィラ３２の回転は、当然のことながら各グリッパ間において容器Ｖの受け渡しができるように同期されている。

図４（Ｂ）の状態では、フィラ３２と供給／排出ホイール３４の運転は停止され、搬送ホイール１８は、他のフィラの供給／排出ホイールへと容器を搬送している。図４（Ｂ）に示されるように、可動区画３４１は、固定区画３４０の上方に重ねた退避位置に移動され、可動区画３４１が取り除かれた回転ホイール３４Ｈの円弧部分が、開口部３６Ｂに正対され、モータ４０Ｍの駆動によりシャッタ４０が閉じられる。

以上のような構成において、本実施形態の充填システム１０、例えば以下のように運用される。例えば第１フィラ１２で容器Ｖに固形物を投入し、第２フィラ１４で、液体を投入する場合には、第１、第２フィラ１２、１４が運転されるとともに、シャッタ４０が開かれた状態で、第１、第２供給ホイール１２Ａ、１４Ａ、第１、第２排出ホイール１２Ｂ、１４Ｂが図３（Ａ）、図４（Ａ）の状態で運転される。なお、このとき第３フィラ１６は運転されない。

一方、例えば、液体を投入する第２フィラ１４およびガスを投入する第３フィラ１６のみが使用され、固体を投入する第１フィラ１２は使用されない場合には、第１フィラ１２、第１供給ホイール１２Ａ、第１排出ホイール１２Ｂの運転は停止され、第１供給ホイール１２Ａ、第１排出ホイール１２Ｂの可動区画３４１が退避位置に移動され、２台のシャッタ４０により、第１供給ホイール１２Ａ、第１排出ホイール１２Ｂに対応して第１中間ゾーン１３Ｍの仕切り壁３６Ａに設けられた２つの開口部３６Ｂが閉じられる。これにより、第１フィラ１２が設置される充填室１３および第１中間ゾーン１３Ｍが、センターホイール１８が設置される搬送室１９から分離され、センターホイール１８の運転を行い、第２、第３フィラ１４、１６へ容器を搬送しながら、第１フィラ１２の洗浄を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、一部の充填機で充填作業を行いつつ、使用していない充填機の洗浄作業が可能な充填システムであって、グリッパを自動的にシャッタと干渉しない位置に移動させることにより、充填機の洗浄作業の効率を高めることができる。

本実施形態では、供給／排出ホイールに、グリップ式の搬送ホイールを用いたが、図５に示すようにスターホイールを用いてもよい。なお、図５は、図４（Ａ）に対応する平面図である。すなわち、供給／排出スターホイール５０は、グリッパ３４Ｇを備える供給／排出ホイール３４と同様に固定区画５２と可動区画５４を備え、シャッタ４０を閉じる際には、可動区画５４を退避位置にまで移動する。

１０充填システム
１２第１フィラ
１２Ａ第１供給ホイール
１２Ｂ第１排出ホイール
１３第１充填室
１３Ｍ第１中間ゾーン
１４第２フィラ
１４Ａ第２供給ホイール
１４Ｂ第２排出ホイール
１５第２充填室
１５Ｍ第２中間ゾーン
１６第３フィラ
１６Ａ第３供給ホイール
１６Ｂ第３排出ホイール
１７第３充填室
１７Ｍ第３中間ゾーン
１８センターホイール（搬送ホイール）
１８Ｇグリッパ
１９搬送室
３０充填室
３２フィラ
３２Ｇグリッパ
３４供給／排出ホイール
３４Ｇグリッパ
３４Ｈ回転ホイール
３６中間ゾーン
３６Ａ仕切壁
３６Ｂ開口部
４０シャッタ
４２Ｃ昇降シリンダ
４２Ｒ回転機構
４４圧力制御装置
５０供給／排出スターホイール
３４０固定区画
３４１可動区画
Ｖ容器

Claims

無菌状態を維持し、内部に容器を搬送する搬送手段が収容された搬送用チャンバと、
前記搬送用チャンバに連設され、内部に複数の充填手段を備えた回転式充填機が収容された充填チャンバと、
前記搬送手段から前記充填機に容器を受け渡すロータリ式の容器受け渡し手段と、
前記両チャンバ間に設けられ、前記容器受け渡し手段による容器の搬送を許容する開口部と、
前記開口部を閉鎖する開閉手段とを備えた充填システムであって、
前記容器受け渡し手段は、容器を保持可能な容器保持手段を備え、
前記容器保持手段の一部は、前記容器受け渡し手段の回転軸に対して昇降可能であり、
前記開閉手段が前記開口部を閉鎖する際、前記容器保持手段の一部は他の前記容器保持手段に対し相対的に所定量上昇または下降され、その後前記容器受け渡し手段が所定量回転移動され、前記容器保持手段の一部が前記開閉手段に干渉しない他の前記容器保持手段の上方または下方に位置する退避位置に位置される
ことを特徴とする充填システム。