JP2006036266A

JP2006036266A - 製造設備

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Publication number: JP2006036266A
Application number: JP2004218065A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Kobayashi; 政勝小林
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: JP4758623B2

Abstract

【課題】連続的に充填ラインが運転されている状態であっても、クリーンブースの清浄度を低下させることなく充填機と缶蓋巻締機のタイミング調整作業を容易に行うことのできる製造設備を提供する。
【解決手段】第１の処理機構１および第２の処理機構３と、コンベア２とが、所定の環境に維持されている隔室４，５内に収容されている製造設備において、一つの動力源１４から前記第１の処理機構１および第２の処理機構３ならびに前記コンベア２に駆動力を分配して伝達する動力伝達機構８が、前記隔室４，５の外部に配置されているとともに、前記動力伝達機構８に、前記第１および第２の処理機構１，３と前記コンベア２との三者の内いずれか二者の相対回転位相を連続的に変化させる撓み噛み合い式歯車機構２１から成る位相調整手段２２が組み込まれていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、所定の内容物を充填、密封処理する装置などによる製造設備に関するものであり、特に、缶やペットボトル等の容器に飲料を無菌充填するラインに適用される製造設備に関する。

従来より、缶詰の製造方法においては、熱履歴を少なくして飲料本来の味や香りや色をできるだけ保つために、高温短時間で殺菌して急速に冷却した殺菌済みの飲料を、ほぼ無菌状態の雰囲気内で、殺菌済みの空缶に充填して、殺菌済みの缶蓋で密封するようにした、いわゆる無菌充填法が行われている。そのような無菌充填法では、缶詰にした後は加熱殺菌する工程がないことから、充填・密封(巻締め)工程での無菌化を確実に行うことが必要とされる。そのため、無菌充填法において無菌雰囲気を維持するための空気清浄化システムとして、クリーンルーム内の空間のうち、飲料の充填を行う充填領域や缶蓋の巻締めを行う巻締領域を、それぞれ個別に設けたヘパフィルタの面積を変えることにより、その他の空間よりも高いクラスの空気清浄度に維持するようにしたシステムもしくは設備の一例が、特許文献１および特許文献２に記載されている。

また、充填機から排出された充填済み缶は、メインターレットが更に回転すると充填機のディスチャージフィンガーから外され、搬送コンベヤ、いわゆるキャンフィードチェーンのフィンガーによって缶蓋巻締機の巻締領域まで搬送されることになる。そして、充填するときの充填機の駆動は、缶蓋巻締機側からの動力を得て、缶蓋巻締機と位相を合わせたタイミングで駆動される。このとき、充填済みの缶が、充填機の排出フィンガーによって排出されるタイミングと、缶蓋巻締機側の搬送コンベヤヘ供給されるタイミングとが合わないと、充填済みの缶が正確に受け渡されず、充填済みの容器胴部にフィンガーキズをつけたりすることがある。そこで、このタイミングを合わせるために、充填機と缶蓋巻締機の駆動を連結する動力伝達部でギヤを組み替えるか、あるいはタイミングベルトを緩め、タイミングプーリを回転させることによってタイミングを調整するようにした装置の一例が、特許文献３に記載されている。
特開平４−７９９５６号公報特開平１０−２１１９１２号公報特開平１０−３１１３９３号公報

近年、一つの無菌充填ラインにおいて、ある範囲内で別の種類の容器に型替えして稼働することが行われているが、その場合、充填機、缶蓋巻締機および搬送コンベヤの各部品を、チェンジパーツに型替えする必要があり、容器の種類の急増にともなって、切替の頻度が増している。

そして、上述したような充填機から排出された容器が缶蓋巻締機側の搬送コンベヤヘ供給されるタイミングが合わず、容器胴部にフィンガーキズをつけたりすることを防ぐために、その切替の都度、充填機と缶蓋巻締機すなわち搬送コンベヤとの間における容器の受け渡しのタイミング調整、すなわちそれらの間の回転位相の調整を正確に行う必要がある。

従来の機構では、充填機と搬送コンベアとの容器の受け渡しのタイミングは、通称“インモーションタイマ”と呼ばれる回転位相調整機構で行われていた。この回転位相調整機構は、缶蓋巻締機側からの駆動軸と充填機側の駆動軸がスパイラル状に係合したスリーブで連結され、スリーブの一方をウォームギヤで回転させ両駆動軸間の間隔を近接・離間させて缶蓋巻締機側の駆動軸に対する充填機側の駆動軸の位相を調整する構成となっている。そのためスリーブの移動可能な範囲に制約があるので、調整代が狭く、容器の受け渡しのタイミング調整の自由度が低かった。その結果、調整代の範囲内でタイミングを合わすことができない場合には、カップリングやギヤ系を一旦組み外し、ギヤの噛み合わせを変えて対応しなければならず、その調整に時間がかかっていた。そこで、上記の特許文献３に記載されている装置のように、タイミングプーリを回転させてタイミングベルトの緊張状態を任意に調整することで、タイミング調整を行う装置が提案されている。

しかしながら、上記の特許文献３に記載された装置のように、充填機が、缶蓋巻締機側の動力をタイミング調整手段を介して得ることによって駆動される充填ラインでは、駆動機構のタイミングベルトで調整が行われるため、ラインを停止させて再度位相調整を行わなければならず、型替え時やオーバーホールなどのときしかタイミングの調整を行うことができないという不都合があり、また調整に労力と時間がかかったり、タイミングプーリの歯数によって段階的（不連続）に位相が決定されるため微妙な位相調整を行い難いという問題があった。さらに、無菌充填ラインでは、充填機、缶蓋巻締機および搬送コンベヤ全体をクリーンブース内に収容して充填を行うため、クリーンブース内の清浄度を一旦要求される清浄範囲に上げた後は、タイミングの調整ができないという問題があった。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、例えば、充填機および缶蓋巻締機などの処理機構と、それらの間で被加工物（容器）を搬送するコンベアとがクリーンブース内に収容された缶詰の無菌充填ラインなどの製造設備において、連続的に無菌充填ラインが運転されている状態であっても、充填機とコンベヤもしくは缶蓋巻締機との間における容器の受け渡しのタイミングを容易に調整することができ、クリーンブース内への駆動部分などから発生した粉塵の侵入や駆動部分の発熱による潤滑油等から発生し易い菌の侵入を抑制することで、クリーンブースの空気清浄度あるいは無菌状態を低下させることなくタイミング調整作業を容易に行うことのできる製造設備を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の処理機構および第２の処理機構と、これらの処理機構の間で被加工物を搬送するコンベアとが、所定の環境に維持されている隔室内に収容されている製造設備において、一つの動力源から前記第１の処理機構および第２の処理機構ならびに前記コンベアに駆動力を分配して伝達する動力伝達機構が、前記隔室の外部に配置されているとともに、前記動力伝達機構に、前記第１および第２の処理機構と前記コンベアとの三者の内いずれか二者の相対回転位相を連続的に変化させる撓み噛み合い式歯車機構から成る位相調整手段が組み込まれていることを特徴とする製造設備である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の処理機構が、殺菌処理された空缶に所定の内容物を充填する充填機であり、前記第２の処理機構が、前記内容物の充填された前記空缶を密閉する缶蓋巻締機であることを特徴とする製造設備である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記隔室と前記動力源と前記動力伝達機構とが、天井にヘパフィルタが設けられダウンフローによって無菌雰囲気を維持するクリーンルームの内部に配置されるとともに、前記隔室が、圧力調整用のダンパを備え、かつ前記クリーンルームより空気清浄度が高いクリーンブースであることを特徴とする製造設備である。

またさらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記動力源と前記動力伝達機構とが、消毒ガス発生装置とその外部の雰囲気を吸気および排気するファンとが設けられかつ前記隔室の外側に設置される駆動ボックスの内部に収容されていることを特徴とする製造設備である。

そして、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記位相調整手段が、前記撓み噛み合い式歯車機構を遠隔作動させるサーボモータを備えていることを特徴とする製造設備である。

請求項１の発明によれば、隔室内に設置された第１の処理機構と第２の処理機構とコンベアとによる製造設備が稼働される場合、その隔室の外部に、位相調整手段が組み込まれた動力伝達機構が配置されていることによって、隔室の外部から容易に第１の処理機構と第２の処理機構もしくはコンベアとの相対回転位相、あるいは第２の処理機構とコンベアとの相対回転位相を調整することができる。また、位相調整手段が撓み噛み合い式歯車機構により構成されていることによって、位相調整のための分解作業が不要となると共に、製造設備の停止時あるいは稼働時（運転中）であっても、容易に微妙な位相の調整を連続的（無段階）に行うことが可能となる。

また、請求項２の発明によれば、隔室内に設置された充填機と缶蓋巻締機とコンベアとによる製造設備が稼働される場合、隔室の外部から容易に充填機とコンベアもしくは缶蓋巻締機との相対回転位相、あるいはコンベアと缶蓋巻締機との相対回転位相を調整することができる。また、位相調整のための分解作業が不要となると共に、製造設備の停止時あるいは稼働時（運転中）であっても、容易に微妙な位相の調整を連続的（無段階）に行うことが可能となる。

さらに、請求項３の発明によれば、無菌雰囲気を維持するクリーンルームの内部に配置される第１の処理機構もしくは充填機と、第２の処理機構もしくは缶蓋巻締機と、コンベヤとが、その外部よりも陽圧調整されかつ空気清浄度が高いレベルに維持されたクリーンブースによって区画されることで、動力源や動力伝達機構から発生した粉塵が直接クリーンブース内へ侵入するのを防止することができる。また、クリーンブース内の空間を最小限にして無菌維持管理を容易かつ経済的に行うことができる。そして、位相調整手段がクリーンブースの外側に配置されていることで、第１の処理機構もしくは充填機とコンベアとの相対回転位相、あるいは第２の処理機構と缶蓋巻締機との相対回転位相を調整する際に、クリーンブース内の空気清浄度あるいは無菌状態が低下してしまうことを防止することができる。

またさらに、請求項４の発明によれば、動力源と動力伝達機構とが収容される駆動ボックス内を、隔室もしくはクリーンブースにより区画される領域とは別に、定期的に消毒ガス殺菌することが可能となり、動力源もしくは動力伝達機構からの発熱による菌の増殖・拡散を確実に防止することができる。また、この駆動ボックスは、駆動ボックスの外部の雰囲気を吸気および排気するファンが設けられているため、駆動ボックス内の圧力を負圧化することができ、動力源もしくは動力伝達機構からの粉塵や菌の拡散を防止することができる。したがって、この駆動ボックスがクリーンルームの内部に設置される場合は、クリーンルームの空気清浄度あるいは無菌状態を低下させることなく、動力源および動力伝達機構を稼働させることができる。

そして、請求項５の発明によれば、リモコン等の遠隔操作によりサーボモータを制御して撓み噛み合い式歯車機構を遠隔差動させることができるため、製造設備の停止時であっても、あるいは稼働時（運転中）であっても、隔室もしくはクリーンブースにより区画された領域の外側から、その内部の状態（例えば空気清浄度あるいは無菌状態）を維持させたまま、第１の処理機構と第２の処理機構もしくはコンベアとの相対回転位相、あるいは第２の処理機構とコンベアとの相対回転位相を容易に調整することができる。例えば、第１の処理機構が充填機である場合、充填機とコンベアとの間における充填済み缶の受け渡し状況を確認しながら、充填機とコンベアとの相対回転位相を容易に調整することができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明にかかる製造設備の構成について説明する。図１は、その製造設備における無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインの一例を概略的に示すものであり、この飲料缶詰製造ラインにおいて、空缶殺菌装置（図示せず）から供給される殺菌済みの空缶に対して、飲料の殺菌装置（図示せず）から送給される殺菌済みの飲料を所定量づつ配分して充填するための充填機（フィラー）１が設置されている。そしてそのフィラー１には、フィラー１から排出された飲料充填済みの缶を搬送するコンベア（缶フィードコンベア）２が接続されて、その缶フィードコンベア２の末端側には、この缶フィードコンベア２により搬送されてくる飲料充填済みの缶に対して、缶蓋殺菌装置（図示せず）から供給される殺菌済みの缶蓋を巻き締めるための缶蓋巻締機（シーマー）３が設置されている。

ここで、フィラー１は、特には図示していないが、従来一般に使用されている水平ロータリータイプのものであり、具体的には、回転するメインターレットの周辺部に、空缶を受け取って保持するポケットが複数個形成され、それぞれのポケットの上方にそれらのポケットと同期的に公転移動する飲料充填用のノズルがそれぞれ配置されている。そして、中間ターレットから連続的に供給されてくる殺菌済みの各空缶が、メインターレットの各ポケットに順次保持されて、メインターレットの回転につれて公転搬送される間に、飲料の殺菌装置（図示せず）から送給された殺菌済みの飲料が、それぞれの充填用ノズルから所定量空缶内に充填され、飲料充填済みの缶は、メインターレットが更に回転するとポケットから外され、缶フィードコンベア２によってシーマー３に搬送される。

上記のフィラー１および缶フィードコンベア２およびシーマー３は、ほぼ無菌雰囲気（一例として空気清浄度がクラス１００程度）の各クリーンブース４，５および搬送用トンネル６の内部にそれぞれ設置されている。すなわち、フィラー１を収容するクリーンブース４とシーマー３を収容するクリーンブース５とが、缶フィードコンベア２を収容する搬送用トンネル６によって接続されている。なお、空気清浄度のクラスについては後述する。

また、シーマー３を駆動させる駆動部７と、その駆動部７からフィラー１に動力を伝達する動力伝達部８とを格納する駆動ボックス９が、クリーンブース４，５および搬送用トンネル６の外側に設置されている。この駆動ボックス９には、駆動ボックス９の内部における菌の増殖を防止するため、ホルマリン薫蒸を行うためのホルマリン発生装置１０が設けられている。さらに、この駆動ボックス９には、排気ファン１１および排気フィルタ１２および吸気フィルタ１３が設けられており、排気ファン１１を回転させることにより、駆動ボックス９の内部の圧力を、その周囲の圧力より若干低い圧力とすることができるように構成されている。そのため、駆動ボックス９の駆動系から発生した塵埃が外側に拡散することを防ぐことができる。

駆動部７は、この飲料缶詰製造ラインの一つの動力源であるメインモータ１４と、マイタ歯車によるギヤボックス１５とから構成されている。すなわち、メインモータ１４の出力軸１６とギヤボックス１５の入力軸１７とが連結されている。そしてこのギヤボックス１５は、２つの駆動軸１８，１９を有していて、メインモータ１４からの動力が、出力軸１６と直交する駆動軸１８と、出力軸１６と平行な駆動軸１９とに分配されて伝達されるように構成されている。これらの２つの駆動軸１８，１９のうち、一方の駆動軸１８が、前記のシーマー３の駆動部分にクリーンブース５の隔壁を通して連結され、他方の駆動軸１９が、動力伝達部８の入力軸２０に連結されている。

動力伝達部８は、撓み噛み合い式歯車機構（いわゆるハーモニックドライブシステム社製のハーモニックドライブ）２１による位相調整装置２２とクラッチ２３とオーバーロードクラッチ２４とギヤボックス２５とから構成されている。すなわち、前記駆動部７のギヤボックス１５の駆動軸１９に位相調整装置２２（すなわち動力伝達部８）の入力軸２０が連結されていて、位相調整装置２２の出力軸２６とギヤボックス２５との間の動力伝達経路には、その間の動力の伝達を選択的に接続・遮断するクラッチ２３と、メインモータ１４が過負荷となることを防止するためのオーバーロードクラッチ２４とが設けられている。そしてギヤボックス２５（すなわち減速機）の出力軸２７がクリーンブース４の隔壁を通して前記のフィラー１の駆動部分に連結されている。なお、フィラー１は図示しないサブモータの駆動により単独で運転可能となっている。

また、位相調整装置２２には、位相調整用のサーボモータ２８が接続されていて、この位相調整用サーボモータ２８を制御することによって、位相調整装置２２の出力側の回転、すなわち動力伝達部８からフィラー１に伝達されるトルクによる回転と、缶フィードコンベア２との回転位相を適宜に調整することができる。したがって、上記に説明したメインモータ１４が、この発明における「一つの動力源」に相当し、ギヤボックス１５を含む動力伝達部８が、この発明における「動力伝達機構」を構成している。なお、上記の位相調整装置２２の詳細な構成・機能については後述する。

そして、これらのフィラー１およびシーマー３、またそれらを収容する各クリーンブース４，５、駆動ボックス９などから構成される上記の無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインが、その大部分が中レベルの空気清浄度（クラス１，０００程度）のクリーンルーム２９の内部に設置されている。

この無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインでは、図示していないが、缶外面の薬液噴霧装置において、缶胴の外周面および缶内面に殺菌処理用の薬液（例えば過酸化水素５重量％の水溶液）が噴霧され、缶底外面の薬液噴霧装置において、空缶の底外面に殺菌処理用の薬液（例えば過酸化水素５重量％の水溶液）が噴霧される。その後、加熱殺菌処理オーブン内において、内面と外面に薬液が噴霧された空缶が搬送されながら加熱炉による高温（２５０℃程度）の熱風で加熱されて、付着した薬液の過酸化水素が分解蒸発されることによって空缶の殺菌処理が完了する。そして、加熱殺菌処理オーブンから殺菌済みの空缶が搬送されながら、クリーンエアーによりその周辺の空気が清浄化されて、その後、殺菌済みの空缶に無菌水が噴霧されることで、加熱されている空缶が、内容物の充填温度付近にまで冷却される。

このように内容物の充填温度付近にまで冷却された殺菌済みの空缶が、ほぼ無菌雰囲気（一例として空気清浄度がクラス１００程度）のクリーンブース４の内部に設置されたフィラー１に供給される。一方、飲料殺菌装置（図示せず）で高温短時間に加熱殺菌されて充填温度まで冷却された殺菌済み飲料が、予め殺菌された供給管（図示せず）を通してフィラー１に供給され、そのフィラー１で各空缶に所定量ずつ飲料が充填される。

そして、飲料が充填された各缶は、ほぼ無菌雰囲気（一例として空気清浄度がクラス１００程度）のクリーンブース５内に設置されたシーマー３に供給され、そのシーマー３において、缶蓋殺菌装置（図示せず）からシュート（図示せず）を通して供給される殺菌済みの缶蓋が、飲料充填済みの缶に載置されてから巻き締められて密封される。そしてその後、飲料缶詰製品としてクリーンルーム２９の外の所定場所までコンベア（図示せず）により搬出される。

前述したように、シーマー３の駆動部７および、その駆動部７からフィラー１に動力を伝達する動力伝達部８が、各クリーンブース４，５および搬送用トンネル６の外側に配置されている。そして、これらの動力伝達系は、ホルマリン発生装置１０が設けられた駆動ボックス９内に格納され、フィラー１により空缶に飲料が充填される充填領域およびシーマー３により飲料が充填された缶に缶蓋が巻き締められる巻締領域とは切り離されて設置されている。

また、フィラー１とシーマー３との駆動により一体に駆動される缶フィードコンベア２との回転位相の調整は、動力伝達部８に組み込まれている撓み噛み合い式歯車機構２１から成る位相調整装置２２によって行われるが、これらの動力伝達部８は、駆動ボックス９の内壁および駆動部７とともにホルマリン薫蒸される構成となっている。これにより動力伝達部８あるいは駆動部７の発熱による潤滑油等の菌の増殖を防止することができる。

具体的には、駆動ボックス９に設けられたホルマリン発生装置１０に、ホルマリン剤を投入して気化させ、ホルマリン発生装置１０の送風手段（図示せず）により気化させたホルマリンガスを駆動ボックス９内に送風するとともに、駆動ボックス９の反対側に取り付けられた排気フィルタ１２を通してクリーンルーム２９内にホルマリンガスが排気される。

このホルマリン薫蒸は、図２に示すように、クリーンルーム２９内の圧力調整用に複数箇所に設けられているダンパ３０を閉じて、ダウンフローエアーを停止させ、排気用バルブ３１を閉じることにより実施される。また、クリーンルーム２９には排気用バルブ３１を介して、排気ファン３２を備えたホルマリン中和・浄化装置３３が取り付けられている。そして、ホルマリン薫蒸が開始されると約１２時間後に、ホルマリン発生装置１０が停止させられ、排気用バルブ３１が開放されるとともに、ホルマリン中和・浄化装置３３が作動させられて、ホルマリンガスが中和・浄化された後、工場建屋の外に排気される。なお、ダウンフローはホルマリン中和・浄化装置３３のファン排気量に見合った量が供給される。そして、ホルマリンガス濃度計（図示せず）でクリーンルーム２９内および駆動ボックス９内のホルマリンガス濃度が測定され、その濃度が所定値（例えば０．０８ｐｐｍ）以下となった状態でホルマリン薫蒸処理作業が終了される。このようなホルマリン薫蒸は、例えば約１回／月程度行われる。

つぎに、この発明にかかる製造設備において、無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインの無菌充填エリアについて説明する。図３に示すように、この発明にかかる無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインは、その全体が工場建屋３４内に設けられた空気清浄度が低レベル（クラス１００，０００程度）のクリーンルーム３５の内部に設置されている。また、前述した製造ラインの充填・密封工程で使用するフィラー１やシーマー３を収容する各クリーンブースと、各クリーンブースに接続する搬送用トンネルについては、無菌充填エリアとして空気清浄度が高レベル（クラス１００程度）の状態に維持されていて、この無菌充填エリア全体を囲むように、空気清浄度が中レベル（クラス１，０００程度）のクリーンルーム２９が、この空気清浄度が低レベル（クラス１００，０００程度）のクリーンルーム３５の内部に更に画成されている。

また、空気清浄度が高レベルの無菌充填エリア（各クリーンブースとそれらに接続する搬送用トンネル）内の気圧は、空気清浄度が中レベルのクリーンルーム２９の内部の気圧よりも僅かに高い気圧に維持されている。そして、その空気清浄度が中レベルのクリーンルーム２９の内部の気圧は、空気清浄度が低レベルのクリーンルーム３５の内部の気圧よりも僅かに高い気圧に維持されていて、その空気清浄度が低レベルのクリーンルーム３５の内部の気圧は、工場建屋３４の内部の気圧よりも僅かに高い気圧に維持されている。なお、クリーンルーム３５の下方部分には、クリーンルーム３５の内部の気圧を調整するためのダンパ３６が複数箇所に設けられている。また、工場建屋３４の内部には、外気を取り込んで工場建屋３４の内部へ送る空気の清浄度、温度等を調整する空調機３７、および空調機３７から供給される空気の清浄度（クラス１００，０００程度）、温度等を調整してクリーンルーム３５へ送る空調機３８、および空調機３８から供給される空気の清浄度（クラス１，０００程度）、温度等を調整してクリーンルーム２９へ送る空調機３９が設けられいる。

なお、上記で説明している空気清浄度のクラスについては、ＮＡＳＡ（アメリカ航空宇宙局）の規格によるものであり、所定空間（１ft³）当たりに存在する基準粒子（粒子径０．５ミクロン以上）の数により空気の清浄度を示すものであって、クラス１００は基準粒子の数が１１〜１００個／ft³、クラス１０００は１０１〜１０００個／ft³、クラス１００，０００は１０，００１〜１００，０００個／ft³である。（クラス１は基準粒子の数が０〜１個／ft³、クラス１０は２〜１０個／ft³である。）

ところで、上記のような無菌充填システムによる飲料缶詰製造ラインの無菌充填エリアに設けられる各クリーンブースについては、図４に示すように、クリーンブース４とクリーンブース５とに、フィラー１からシーマー３への缶フィードコンベア２を覆う搬送用トンネル６が接続されている。そして、図３に示すように、各クリーンブース４，５の天井部分には、送風用ファンとフィルタ（ＵＬＰＡフィルタやＨＥＰＡ（ヘパ）フィルタ等）とからなるファン・フィルタユニット４０が付設され、各クリーンブース４，５の下方部分には、微差圧により自重で開閉するダンパ４１が複数箇所に設けられている。

それにより、ファン・フィルタユニット４０のファンの回転でフィルタを通して各クリーンブース内に無菌エアー（空気清浄度がクラス１００程度のほぼ無菌状態のエアー）が供給される。そして、各クリーンブースの気圧が所定以上となったときに、気圧によりダンパ４１が自動的に開いて各クリーンブース内の無菌エアーを外部に逃がすことで、常に無菌エアーの入れ替えを行うと共に、各クリーンブース内の気圧を外部よりも僅かに高い状態に維持して、各クリーンブース内を高レベル（クラス１００）の空気清浄度に維持している。

また、クリーンブース５の内部に配置されているシーマー３の表面に対して噴霧ノズルから薬液や洗浄水を噴霧するためのサニタリー管（図示せず）や、巻締作業領域内で回転するシーミングヘッドの巻締工具が複雑に入り組んで薬液や洗浄水では容易に洗い流すことができない箇所について、過熱された蒸気（例えば３５０℃のスーパースチーム）をクリーンブース５内に噴霧して本体自身を過熱殺菌するためのスーパースチーム管（図示せず）が配管されている。そして日常の作業運転時には、サニタリー管からの薬液や洗浄水の噴霧による殺菌・洗浄が行われると共に、ラインを設置した立ち上げ時や、オーバーホール後や、日常のメンテナンスで複雑な部品を交換した時、また１回／月を目安に、スーパースチーム管からの過熱蒸気の噴霧による殺菌が併せて行われている。

次に、位相調整装置２２の構成・機能について説明する。前述したように、フィラー１と缶フィードコンベヤ２（もしくはシーマー３）との回転位相を調整する位相調整装置２２は、主として撓み噛み合い式歯車機構２１および位相調整用サーボモータ２８によって構成されている。すなわち、撓み噛み合い式歯車機構２１には、その撓み噛み合い式歯車機構２１を作動させる位相調整用サーボモータ２８が連結され、各クリーンブース４，５の外側および駆動ボックス９の外側から遠隔操作可能に構成されている。この位相調整のための操作は、フィラー１、シーマー３の停止時でも、あるいは運転時でも実施できる。

ここで、上記の位相調整装置２２を構成している撓み噛み合い式歯車機構２１について図５ないし７を参照にして動作原理を説明する。先ず、この撓み噛み合い式歯車機構２１は、図５に示す基本要素によって構成されている。すなわち図５において、リング状部材４２の内周面に内歯４３が形成されており、その内歯４３より歯数の少ない外歯４４が形成された金属弾性体４５が、前記リング状部材４２の内周側に回転自在に配置されている。この金属弾性体４５の内周側には、楕円形の回転部材４６がベアリング４７を介して配置されており、その長径の両端部で金属弾性体４５がリング状部材４２の内歯４３に押し付けられて噛合させられている。したがって図５に示す機構では、金属弾性体４５の歯数がリング状部材４２の歯数より少ないので、回転部材４６を１回転させるとリング状部材４２は１回転せずに歯数の差だけ回転角度が少なくなるという原理構造となっている。

図６は、上記の撓み噛み合い式歯車機構２１を分解して模式的に示す図であって、上記のリング状部材４２に相当する一対のサーキュラースプライン４８，４９と、これらに噛合する前記金属弾性体４５に相当するフレクスプライン５０と、その内周側に嵌合させられた楕円形状の回転部材４６に相当するウェーブジェネレータ５１とを有している。すなわち内周面に内歯を形成した一対の円筒状のサーキュラスプライン４８，４９と、そのサーキュラスプライン４８，４９の内歯に噛合する外歯が外周面に形成され、かつ弾性のある円筒体であるフレクスプライン５０と、楕円形のカムの外周面にボールベアリングがはめ込まれ、そのボールベアリングの外輪に前記フレクスプライン５０が嵌合されるウェーブジェネレータ５１とを備えている。

図７は、上記の撓み噛み合い式歯車機構２１の詳細な構成を説明するための断面図であって、一方のサーキュラスプライン４８の歯数とフレクスプライン５０の歯数とが等しく（例えば２００枚に）設定され、そのサーキュラスプライン４８が入力歯車５２の内周側に嵌合固定されている。これに対して他方のサーキュラスプライン４９の歯数が、フレクスプライン５０の歯数よりわずかに多く（例えば２０２枚に）設定されており、このサーキュラスプライン４９が出力歯車５３の内周側に嵌合固定されている。そしてウェーブジェネレータ５１が調整軸５４に嵌合固定され、かつその調整軸５４が前記の位相調整用サーボモータに連結されている。

この撓み噛み合い式歯車機構２１では、ウェーブジェネレータ５１すなわち調整軸５４を固定した状態で入力歯車５２を回転させると、入力歯車５２に固定したサーキュラスプライン４８の歯数とフレクスプライン５０の歯数とが等しいので、フレクスプライン５０が入力歯車５２と同一回転数で回転する。これに対して出力歯車５３に固定してあるサーキュラスプライン４９の歯数が、フレクスプライン５０の歯数より多いので、出力歯車５３がその歯数差に応じて減速されて回転する。上記の例では、フレクスプライン５０の歯数が“２００”に対して、サーキュラスプライン４９の歯数が“２０２”であるから、出力歯車５３は、２００／２０２＝１００／１０１に減速されて回転する。

したがって、入力歯車５２と出力歯車５３との間に回転数の差が生じるが、その場合であっても、前記位相調整装置２２の入力軸２０の回転数と、前記位相調整装置２２の出力軸２６の回転数とに差が生じないように、入力歯車５２と、入力軸２０に連結されこの入力歯車５２に噛合する入力軸歯車５５との歯数比、および出力歯車５３と、出力軸２６に連結されこの出力歯車５３に噛合する出力軸歯車５６との歯数比が設定されている。一例として、入力歯車５２の歯数が“１００”で、入力軸歯車５５の歯数が“２００”の場合に、出力歯車５３の歯数が“１０１”で、かつ出力軸歯車５６の歯数が“２００”に設定される。このような構成の場合、調整軸５４すなわちウェーブジェネレータ５１を固定した状態で例えば入力歯車５２を１０１ｒｐｍで回転させれば、出力歯車５３が１００ｒｐｍで回転し、かつ入力軸歯車５５が１０１／２ｒｐｍで回転する。そして出力歯車５３が１００ｒｐｍで回転することにより、これに噛合している出力軸歯車５６が、１００×１０１／２００＝１０１／２ｒｐｍで回転する。すなわち入力軸歯車５５と出力軸歯車５６とが同速度で回転する。

この位相調整装置２２は、通常運転中は調整軸５４すなわち位相調整用サーボモータ２８の回動が固定されており、入力歯車５２に入力されたトルクは出力歯車５３へ同じトルクとして伝達される。一方、この位相調整装置２２では、位相調整用サーボモータ２８を制御することで、入力軸歯車５５すなわち入力軸２０の回転に対して、出力軸歯車５６すなわち出力軸２６に回転位相を生じさせて、それらの間の位相を調整することができる。

具体的には、フレクスプライン５０と出力歯車５３側のサーキュラスプライン４９との歯数に相違があるために、フレクスプライン５０の回転に対してサーキュラスプライン４９の減速が生じ、その減速度は歯数の差に応じたものとなる。そして上記の例では、歯数の差が“２”であるから、位相調整用サーボモータ２８を制御して調整軸５４と共にウェーブジェネレータ５１を時計方向または反時計方向に１回転（３６０°）回動させると、サーキュラスプライン４９が歯数差２分だけ時計方向または反時計方向へ移動する。一方、入力歯車５２側のサーキュラスプライン４８とフレクスプライン５０とは歯数が同じであるため、移動は生じない。結局、調整軸５４と共にウェーブジェネレータ５１を回動させることにより、入力歯車５２と出力歯車５３とに回転位相を生じさせることができる。

このように、位相調整用サーボモータ２８と、撓み噛み合い式歯車機構２１と、前記メインモータ１４すなわち入力軸２０からこの撓み噛み合い式歯車機構２１にトルクを伝達する系統、およびこの撓み噛み合い式歯車機構２１から出力軸２６すなわち前記動力伝達部８の出力軸２７にトルクを伝達する系統が、位相調整装置２２、すなわち、この発明における位相調整手段を構成している。

なお、この具体例では、位相調整用サーボモータによる遠隔操作を可能とした構成としているが、これに限らず、例えば、手動ハンドルを駆動ボックスの外側まで延ばすようにして、調整軸５４の回動を手動ハンドルで回して位相調整を行うようにしても良い。

そして、フィラーから排出された充填済み缶は、メインターレット（図示せず）が更に回転すると、図８に示すフィラーのディスチャージフィンガー５７から外され、缶フィードコンベアのフィードフィンガー５８に受け渡される。そしてこのフィードフィンガー５８によってシーマーの巻締領域まで搬送されることになるが、位相調整用サーボモータを使用することによって、この受け渡し場所で、直接缶の受け渡し状態を確認しながら位相を調整できるため、その位相調整を確実にかつ容易に行うことができる。また、フィラーとシーマーとが稼働状態にあるときに正確なタイミング合わせが可能となる。

フィラーの駆動は、シーマー側からの動力を得て、シーマーと位相を合わせたタイミングで位相調整されて駆動されるため、フィラーのディスチャージフィンガーによって排出された充填済みの缶が、シーマー側の缶フィードコンベアヘ適切なタイミングで正確に受け渡され、充填済みの缶胴部にフィンガーキズをつけたりすることを防止できる。

また、例えばフィラーとシーマー（あるいはキャッパー）との間の缶フィードコンベヤのチェーンの伸びが発生したときや、型替え後の調整運転時などにおいても、各クリーンブースの清浄レベルを破壊することなく位相の調整を容易に実施することができる。

さらに、フィラーとシーマーの位相のタイミングの調整を、動力伝達部等をその都度分解しなくとも自由に位相調整を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、無菌充填ラインのフィラーとシーマーとの回転位相調整について例示したが、これに限定されず、本発明の製造設備は、缶胴の殺菌方法において一缶毎に分離して缶を次工程へ搬送するためのバキュームパッドとの位置合わせや、フィラーのインフィードスクリューから他の中間ターレットへの受け渡し、あるいは缶蓋の殺菌工程で缶蓋の搬送に使用される複数本のスクリューのタイミングを合わせる機構等にも適用可能である。また、ペットボトルの無菌充填ラインのフィラーとキャッパーとの回転位相調整やフィラーの中間ターレットとインフィードスクリューとの位相調整にも適用可能である。さらに、本実施形態では、消毒ガス殺菌にホルマリン薫蒸を用いているが、殺菌力の強いオゾン薫蒸を用いることも可能である。

本発明の製造設備の一例を示す概略説明図である。駆動ボックスのホルマリン薫蒸系統を示す概略図である。無菌充填法による製造設備において無菌充填エリアを設けるための構造を示す概略説明図である。図１に示した製造設備の無菌充填エリアの部分を示す側面説明図である。撓み噛み合い式歯車機構に使用されている基本的な機構を説明するための機構図である。撓み噛み合い式歯車機構の構成要素を分解した状態で示す模式図である。撓み噛み合い式歯車機構の詳細な構成を説明するための断面図である。充填機（フィラー）と缶フィードコンベアとの間における缶の受け渡し状態を説明するための模式図である。

符号の説明

１…充填機（フィラー）、２…コンベア（缶フィードコンベア）、３…缶蓋巻締機（シーマー）、４，５…クリーンブース、９…駆動ボックス、１０…ホルマリン発生装置、１４…メインモータ、２１…撓み噛み合い式歯車機構、２８…位相調整用サーボモータ、２９，３５…クリーンルーム、３０，３６，４１…ダンパ、４８，４９…サーキュラースプライン、５０…フレクスプライン、５１…ウェーブジェネレータ、５２…入力歯車、５３…出力歯車、５４…調整軸。

Claims

第１の処理機構および第２の処理機構と、これらの処理機構の間で被加工物を搬送するコンベアとが、所定の環境に維持されている隔室内に収容されている製造設備において、一つの動力源から前記第１の処理機構および第２の処理機構ならびに前記コンベアに駆動力を分配して伝達する動力伝達機構が、前記隔室の外部に配置されているとともに、
前記動力伝達機構に、前記第１および第２の処理機構と前記コンベアとの三者の内いずれか二者の相対回転位相を連続的に変化させる撓み噛み合い式歯車機構から成る位相調整手段が組み込まれていることを特徴とする製造設備。
前記第１の処理機構が、殺菌処理された空缶に所定の内容物を充填する充填機であり、前記第２の処理機構が、前記内容物の充填された前記空缶を密閉する缶蓋巻締機であることを特徴とする請求項１に記載の製造設備。
前記隔室と前記動力源と前記動力伝達機構とが、天井にヘパフィルタが設けられダウンフローによって無菌雰囲気を維持するクリーンルームの内部に配置されるとともに、
前記隔室が、圧力調整用のダンパを備え、かつ前記クリーンルームより空気清浄度が高いクリーンブースであることを特徴とする請求項１または２に記載の製造設備。
前記動力源と前記動力伝達機構とが、消毒ガス発生装置とその外部の雰囲気を吸気および排気するファンとが設けられかつ前記隔室の外側に設置される駆動ボックスの内部に収容されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の製造設備。
前記位相調整手段が、前記撓み噛み合い式歯車機構を遠隔作動させるサーボモータを備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の製造設備。