JP2009120201A - ボトルキャップ開栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工場などでボトルの開栓作業に従事する作業者は一日100本〜1000本もの開栓作業を行っており、腱鞘炎を患うことも多い。その結果せめてキャップが固く締めつれられた最初の締結力だけでも開放して、作業を軽減してほしいという要望が多い。
【解決手段】ボトル10とキャップ11をベルトによって固定した後、ボトル10が固定されたワーク台20をワーク台回転シリンダ22によって一定角度回転させることによってボトル10を回転させてキャップ11が固く締め付けられた最初の締結力を開放することができるようにした。
【選択図】図2

Description

本発明は、ボトルやビンなどの容器のキャップ（蓋）を開けるのに用いるボトルキャップ開栓装置に関するものである。

ビンやペットボトルなどの容器のキャップがきつく閉められていると、人手によって開栓する際に、ボトルの大きさにもよるが40kgf・cmもの大きなトルクが必要である。通常はボトルの雄ねじにキャップの雌ねじがかぶさるように嵌合し閉栓されている。

個人的に飲料用として用いる場合は問題ないが、食品工場などで業務用にジャム等のボトル詰め材料を大量に使用する場合は、開栓作業に時間がかかると共に、作業者に著しく負担のかかる作業である。

これらの作業に従事する作業者は一日100本〜1000本もの開栓作業を行っており、腱鞘炎を患うことも多い。その結果せめてキャップが固く締めつれられた最初の締結力だけでも開放して、作業を軽減してほしいという要望が多い。
したがって業務用として用いられるボトルの開栓作業を軽減し、短時間で多くの開栓を可能とする装置が求められている。

図7のようにこのような作用のために容易に開栓できるように考えられた蓋開け器具(特願2006-351889)が考えられている。

図7の蓋開け器具は、下受け部90に乗せられた容器本体95に上から上受け部91を下ろし上ベース部材93を押し付けることによって連結リンク92と回動部94によって上受け部91を容器本体95に押し付けて回転し開栓するようになっている。
特願2006-351889

上述したように、通常のキャップの開栓トルクは40kgf・cm以上必要であり、かなり固く締め付けられている。特に食品や薬品のボトルは内容物が空気に触れないようにきつめに締め付けられていることも多い。

また、ボトルはガラス製や鉄製だけでなくペットボトルのような軟らかい材質で作られていることも多い。
更にボトルやキャップの表面は滑らかで引っかかりが無く滑りやすいため、開栓する最初の段階でボトルやキャップをどのようにして開栓装置に固定するかが問題であった。

例えば、図7に引用例として記載した特願2006-351889においては、人の体重を利用して上ベース部材93を下方に押圧して容器本体95を下受け部90と上受け部91で強く挟持された状態にして、回動部94を若干回動する構成になっている。しかし容器がガラス製や鉄製であれば体重がかかる程度に上下方向に強く挟持できるが、薬品等の容器として多用されているポリエチレン系樹脂のような強度のないボトルは強く挟持することができない。
図7のような従来装置だと、押し付け力の変更が経験によるもので作業性が悪い。また、ボトル95を当てる受け部90,91の消耗時には、再度加工品の手配が必要となり多大な手間と費用が発生する。それは、使用者側から見るとかなりのデメリットであり、製作する側としても、手離れが悪く長期のメンテナンスが必要である。

同様に油圧や空圧を用いてチャックのような機構で左右からボトルを挟持してボトルとキャップをそれぞれ固定するようにしても、ボトルとキャップは円形状で滑りやすく、スリップしてしまってしっかりと固定することができなかった。

また、無理に挟持力を強くするとポリエチレン系樹脂で作られた軟らかい容器は変形し、最悪の場合ボトルが破損して内容物が露出してしまうことがあった。

また、ボトルのみをチャック等の何らかの方法で固定して、キャップに吸着部を吸着させて吸着部を回転させて開栓しようとしても、キャップの開栓トルクに耐えられるような吸着にするには、相当強力な吸着力を必要とし、大形の真空ポンプを設備する必要があり、装置が大きくなり、不経済なものになってしまう。

しかし、閉栓されたボトルとキャップを開栓する場合、固く締め付けられているのは最初の締結力であり、10〜20度キャップを緩めることができれば、後は吸着部の吸着力でも容易に回転することができる。

そこでボトルの雄ねじ部にキャップの雌ねじ部をかぶせて締めることで閉栓したボトルキャップ開栓装置で、前記ボトルを締め付けて固定する第一ベルトと前記第一ベルトを制御する第一ベルト制御手段と、前記第一ベルトを搭載して前記ボトルを固定した状態で一定角度回転するワーク台と前記ワーク台制御手段と、前記キャップを締め付けて固定する第二ベルトと前記第二ベルトを制御する第二ベルト制御手段と、前記第二ベルトを搭載して上下動する上部ホルダと前記上部ホルダを制御する上部ホルダ制御手段と、前記キャップを吸着して回転しながら上昇する吸着部と前記吸着部を制御する吸着部制御手段をと、前記ボトルキャップ開栓装置の制御手段は前記第一ベルトと前記ワーク台と前記第二ベルトと前記上部ホルダと前記吸着部を制御する開栓制御手段を備え、前記ボトルを前記第一ベルトで前記ワーク台に固定し、下降させた前記第二ベルトで前記上部ホルダに固定した後、前記ワーク台を一定角度回転させて、前記キャップが固く締め付けられた最初の締結力を開放した後、前記第二ベルトを緩めて前記キャップに吸着させた吸着部を回転しながら上昇させ開栓するようにしたことを特徴とするボトルキャップ開栓装置装置を提供するものである。

そして、前記吸着部は前記上部ホルダに搭載され前記第二ベルトと同時に上下動するようにして、最初に前記上部ホルダを下降させて前記吸着部を前記キャップに当接させ、前記ボトルとキャップを仮押さえするようにしたことを特徴とするボトルキャップ開栓装置であり、更には、開栓した前記キャップを前記吸着部に吸着させたまま前記吸着部の回転を止め、開栓時に一定角度回転した前記ワーク台を元の位置に回転して戻すことによって、前記ボトルと前記キャップの前記雄ねじ部と前記雌ねじ部を微小にかみ合わせることによって、前記キャップを前記ボトル上部に微小にかぶせたまま取り出せるようにし、埃や雑菌の混入を防止するようにしたことを特徴とするボトルキャップ開栓装置装置を提供するものである。

本発明は、ワーク台20に乗せられた閉栓されたボトル10を第一ベルト25で締め上げることで、ボトル当て21に固定させるようにしたことで、ボトル10に強い挟持力を発生させる事無く滑らずに固定することができるようにした。

同様に、上部ホルダ30を下降させて第二ベルト35でキャップ11を締め上げてキャップ当31に固定するようにしたことで、キャップ11に強い挟持力を発生させることなく滑らずに固定することができるようにした。
以上のようにベルトを用いてボトル10とキャップ11を固定するようにしたので、ボトル10やキャップ11に対してベルト25.35の接触面積を大きくとることができ、摩擦力を大きくすることができるので、ボトル10やキャップ11を変形させることなく、かつ回転力によってすべることがないように固定することができる。

上記のようにボトル10とキャップ11を固定した後、ボトル10が固定されたワーク台20をワーク台回転シリンダ22によって一定角度(約20度)回転させることによってボトル10を回転させてキャップ11が固く締め付けられた最初の締結力を開放することができるようにした。

次に、第二ベルト35を緩めて、上部ホルダ30に搭載された吸着部36がキャップ11を吸着して吸着部回転モータ37によって回転させ、小さいトルクでもキャップ11を回転させて取り外すことができるようにした。

また、上部ホルダ30に第二ベルト35と、吸着部36の両方を搭載させ、ワーク台20に開栓されたボトル10が乗せられると最初に上下ホルダ30が下降して、吸着部36がキャップ11に当接して軽く押さえる事により、閉栓されたボトル10の微動を抑えると共に、閉栓されたボトル10が所定の位置に設置されたことを確認することができるようにした。

吸着部36がキャップ11を吸着しながら回転し、設定された回数の回転を行いキャップ11とボトル10のねじ部の嵌合が外れた後もそのまま軽くキャップ11を押圧しながら停止させ、最初の締結力を開放するために一定角度回転したワーク台20を元の位置に戻るように回転する事でキャップ11の雌ねじ部をボトル10の雄ねじ部に微小にかみ合わせることによって、キャップ11はボトル10から外れる事無くキャップ11がかぶせられたままの状態にするようにした。このことによって取り外し時やボトル10の短距離の移動時に内容物に塵が入ったり誤ってこぼしたりすることを防止できるようにした。

その後吸着部36が吸着を開放して上下ホルダ30が上昇し、第一ベルト25が緩むことによって、開栓したボトル10に微小にキャップ11が勘合した状態で取り出すことができるようにした。これによって空気中の埃や雑菌をボトル10内に混入しないよう防止しながら開栓作業を行う事ができるようにした。

また、軽くキャップ11がボトル10に勘合した状態なので工場内での持ち運び時に内容物がこぼれることがなく、簡単にキャップ11を取り外せるので作業者の腱鞘炎を防止することができる。

本発明は薬品等を入れるためのポリエチレン系樹脂等で作られた、閉栓されたボトル10を潰さないようにワーク台20に固定し開栓するようにしている。閉栓されたボトル10は人手によって本発明装置にセットされ開栓が終了した後、人手によって簡単に取り出せるような構造になっている。

図1は本発明の正面図である。図2は本発明の右側面図、図3は本発明の上面図である。図4は上部ホルダの側面図、図5は上部ホルダを下から見た図、図6はワーク台を上から見た図である。

本発明の全体の構造を、図1、図2、図3を用いて説明する。本体1の中には、制御部8が格納されており本発明装置全体の制御をまかなっている。また、本体内部にはレギュレータ6が格納されており空圧を制御している。空圧は外部から引き込むか、本体1内部にコンプレッサーを格納することで発生させることができる。

図3で明らかなように、人は本体1の正面から作業し、起動スイッチ7a、7bの両方を押すことで開栓作業が起動するようになっている。起動スイッチ7a、7bは上部ホルダ30がキャップ11の位置まで下降して開栓作業する直前まで両手で押し続けなければならず、このような制御によって人が上部ホルダ30下降時に挟まれたりする事故を未然に防止するようになっている。

上部ホルダ30は上下動シリンダロッド39aに固定されており、上下動シリンダ39によって上下動するようになっている。上部ホルダ30は上部ホルダガイド18によって水平に上下動する構成になっている。

上部ホルダ30が下降すると吸着部36がキャップ11に当接する。吸着部36はエルボ49から真空ポンプによって空気を吸引することでキャップ11を吸着することができる。また、吸着部36は吸着部ホルダ38に取り付けられ吸着部ホルダ38がタイミングベルト48によって吸着回転モータ37によって回転すると、吸着部36も回転するようになっている。

また、吸着部ホルダ38にはスプリングが内蔵されており、常に吸着部36を下方に押し付けると共に吸着部がキャップ11に当接したときのショックアブソーバーの役割を果たしている。更にはキャップ11を吸着しながら回転しキャップ11を緩めると、吸着部36の位置も上昇してくるが、上記吸着部ホルダ38内部のスプリングによる緩衝作用により、上部ホルダ30の位置を緩められているキャップ11の位置に合わせて上昇させなくてもキャップ11のねじ部による上昇力で自然に吸着部36も上昇する構成になっている。つまり吸着部ホルダ38は吸着部36を回転させ、緩衝させると共に吸着力を伝達する3つの役割をしている。なおこのような吸着部36の制御は制御部8内の吸着部制御手段で制御される。

図4、図5を用いて上部ホルダ30を更に詳細に説明する。上部ホルダ30が下降することによって、キャップ11に当接した吸着部36は、吸着部ホルダ38に内蔵されたスプリングによって若干押圧気味にボトル10を仮押さえする。このとき上部ホルダ30は位置決めされ、キャップ11の外周部分に第二ベルト35がまきつけられるように位置決めされる。なおこのような上部ホルダ30の制御は制御部8内の上部ホルダ制御手段で制御される。

第二ベルト35は第二ベルト張りシリンダ40が伸びることによって第二ベルト締め付けポール41を41aの位置まで押し出すことによって第二ベルト35を張りキャップ11をしっかりと締め上げ、第二ベルト締め付けポール41aの位置に固定するようになっている。

また、サブシリンダ42が第二ベルト張りシリンダ40の左右にあり第二ベルトプレート43を43aの位置に左右均等に押し出すことによって、左右の第二ベルト締め付けポール41が正確にそして強力に第二ベルト35を締め上げるようになっている。

第二ベルト35を緩めるときは第二ベルト張りシリンダ40とサブシリンダ42が縮むことによって第二ベルト締め付けポール41が元の位置に戻り第二ベルト35が緩むようになっている。このとき第二ベルト35の形状を規制するために、第二ベルト35の外側には第二ベルトガイドポール44が設置されている。この構成により第二ベルト35は安定した形状を保ち、キャップ11の外周に沿った形状を保っているので、キャップ11が引っかかる事無く挿入される構成になっている。なおこのような第二ベルト35の制御は制御部8内の第二ベルト制御手段で制御される。

次に図2と図6を用いてワーク台20の詳細を説明する。ワーク台20にはボトル当て21と第一ベルト25があり、この中心部にボトル10を挿入してセットする。第一ベルト25は一端がワーク台20に固着され他端が第一ベルト締め付け具51に固定されている。第一ベルト締め付け具51は、第一ベルト張りシリンダ50が伸びることによって一定角度回転し第一ベルト25が張られ、ボトル10をボトル当て21に向かって締め付け、ボトル10をしっかりと固定するようになっている。なおこのような第一ベルト25の制御は制御部8内の第一ベルト制御手段で制御される。

第一ベルト張りシリンダ50を縮めると、第一ベルト締め付け具51が回転し、第一ベルト25が緩みボトル10が取り出せるようになっている。このとき第一ベルト25の形状を規制するために、第一ベルト25の外側には第一ベルトガイドポール52が設置されており、この構成により、緩んだ状態の第一ベルト25はボトル10の外周に沿った形状を安定的に保つことができる。その結果ボトル10は第一ベルト25に引っかかる事無く挿入される構成になっている。

ワーク台20には上記第一ベルト25や第一ベルト張りシリンダ50が搭載されている。ワーク台20はワーク台中心ピン19で回転するようになっており、ワーク台回転シリンダ22が伸びることによって一定角度回転するようになっている。なおこのようなワーク台20の制御は制御部8内のワーク台制御手段で制御される。

以上のように構成されたボトルキャップ開栓装置の動作について説明する。閉栓されたボトル10を第一ベルト25とボトル当て21の中心(ワーク台中心ピン19の真上)にセットする。当初の第一ベルト25は緩められており第一ベルトガイドポール52に沿ってボトル10の外周に沿うように形状が保たれているので、容易にボトル10をセットすることができる。

次に、作業者は両手を用いて左右の起動スイッチ7a、7bを押し続け、上部ホルダ30がキャップ11の位置に下降してから起動スイッチ7a、7bから手を離すようにしている。このことによって作業者が誤って上部ホルダ30とワーク台20にはさまれたり、ベルトに挟まれたりしないように配慮している。

起動スイッチ7a、7bか押されることによって、上部ホルダ30は上下動シリンダ39が縮むことにより下降して吸着部36がキャップ11に当接する。吸着部36は吸着ホルダ38内のショックアブソーバー機構のスプリングによって若干キャップ11を押し付けるようにすることで閉栓されたボトル10を仮固定する。そして、第二ベルト35がキャップ11の回りに巻きつけられるように位置決めされる。

次に、第一ベルト25を第一ベルト張りシリンダ50を伸ばすことによって締め上げ、ボトル10をボトル当て21に圧着して固定する。第一ベルト25がボトル10の広い面に対して接触するので摩擦力が大きく、ボトル10が滑って回転するのを確実に防止することができる。

次に、キャップ11の回りに位置決めされた第二ベルト35を第二ベルト張りシリンダ40を押し出し、第二ベルト締め付けポール41を41aの位置に移動することによって、第二ベルト35をキャップ11の回りにしっかりと巻きつけ第二ベルト締め付けポール41aの位置でしっかりと固定する。

更に、サブシリンダ42を伸ばすことによって第二ベルトプレート43を43aの位置に左右均等に押し出すと共に、強力な締め付け力を発生することができる。第二ベルト35がキャップ11の広い面積に対して接触するので、摩擦力か大きく滑ることがないので、キャップ11が滑って回転するのを確実に防止することかできる。

ボトル10が第一ベルト25でワーク台20に固定されキャップ11が第二ベルト35で上部ホルダ30に固定された状態で、ワーク20がワーク台回転シリンダ22を伸ばすことで、ワーク台中心ピン19を中心に一定角度回転しボトル10のみ回転させる。

この作業によってキャップ11が固く締め付けられた最初の締結力を緩め開放することができる。また、ワーク台回転シリンダ22は充分な力があるので、相当な強いトルクでボトル10を回転することができる。更には、ボトル10もキャップ11もベルトによって広い面積の摩擦力で固定されるので、大きなトルクで回転させられても滑ることを防止できる。
仮にボトルがポリエチレン系樹脂等の柔らかい材料で作られてあったとしても、第一ベルト25の締め付け部は直径が大きいので柔らかく保持することができる。それと比較してキャップ部11はボトル10の雄ねじとキャップ11の雌ねじが勘合している部分であり強固になっているので、直径が小さくてもしっかりと保持することができる。このことによってボトル10を変形する事無く固定して、固く締め付けられた最初の締結力を緩め開放することができるよう回転させることができる。

次に第二ベルト張りシリンダ40及びサブシリンダ42を縮めて第二ベルトプレート43を元の位置に戻すことによって、第二ベルト35を緩める。このとき初めて吸着部36に吸着力を発生させてキャップ11を吸着し、吸着部回転モータ37を駆動させて吸着部36を回転しキャップ11を緩める方向に回転させる。

キャップ11は固く締め付けられた最初の締結力を開放した後なので、吸着部36の吸引力で容易に吸着して回転することができる。キャップ11は回転して緩まってくると同時に上昇するが、吸着部ホルダ38内のショックアブソーバー機構によって自然に吸着部36も上昇する。

吸着部36が一定数回転してキャップ11が完全に開栓されても吸着部ホルダ38内のショックアブソーバー機構によってキャップ11はボトル10に軽く押圧された状態でかつ吸着部36によって回転しないように保持されている。

この状態でワーク台20をワーク台回転シリンダ22を縮めることによって一定角度回転するとキャップ11はボトル10のねじ部に微小に嵌合しキャップ11は外れて落下する事無くボトル10に乗ったままになる。なお、本実施例のワーク台20が一定回転する角度は20度である。

キャップ11とボトル10が少しだけ勘合した状態で吸着部36の吸着を停止し、上部ホルダ30を上昇させ次に第一ベルト25を緩めてボトル10を開放すればキャップ11がボトル10に仮栓した状態で取り出すことができる。これらの作業は制御部8内のそれぞれの制御手段によって制御される。

以上のような方法であればボトル10の開栓を容易に行うことができる。作業者は腱鞘炎にかかることもない。また、キャップ11がボトル10に仮栓した状態で取り出すことができるので、内容物がこぼれたりせず安全にボトル10を取り出し、移動することができる。更には内容物に塵や雑菌が混入することも防止できる。

また、ボトルを固定する為のベルトは、市販のベルトであるので、汎用性が高く、ボトルの材質に合わせてベルトの材質を変えることも安易である。更に締め付け量などの調整も安易であり軟らかい材料のボトルやガラス製のビン等にも使用できる。更にボトル10の形状が真円でなくても対応することができる。

本発明は、さまざまな容器の開栓作業に応用することができるだけでなく、工程を逆にすれば閉栓作業に変更することができる。また、ボルト等の分解にも応用することができる。

本体の正面図である。 本体の側面図である。 本体の上面図である。 上部ホルダの側面図である。 上部ホルダを下から見た図である。 ワーク台を上から見た図である。 従来の開栓装置の図である。

符号の説明

1
本体
6 レギュレーター
7a 起動スイッチ
7b 起動スイッチ
8 制御部
10
ボトル
11
キャップ
18 上部ホルダガイド
19 ワーク台中心ピン
20 ワーク台
21 ボトル当て
22 ワーク台回転シリンダ
25 第一ベルト
22 ワーク台回転シリンダ
30 上部ホルダ
31 キャップ当て
35 第二ベルト
36 吸着部
37 吸着部回転モータ
38 吸着部ホルダ
39 上下動シリンダ
39a 上下動シリンダロッド
40 第二ベルト張りシリンダ
41 第二ベルト締め付けポール
42 サブシリンダ
43 第二ベルトプレート
44 第二ベルトガイドポール
48 タイミングベルト
49 エルボ
50 第一ベルト張りシリンダ
51 第一ベルト締め付け具
52 第一ベルトガイドポール
90 下受け部(従来装置)
91 上受け部(従来装置)
92 連結リンク(従来装置)
93 上ベース部材(従来装置)
94 回動部(従来装置)
95 容器本体(従来装置)

Claims (3)

1. ボトルの雄ねじ部にキャップの雌ねじ部をかぶせて締めることで閉栓したボトルキャップ開栓装置で、
   前記ボトルを締め付けて固定する第一ベルトと前記第一ベルトを制御する第一ベルト制御手段と、
   前記第一ベルトを搭載して前記ボトルを固定した状態で一定角度回転するワーク台と前記ワーク台制御手段と、
   前記キャップを締め付けて固定する第二ベルトと前記第二ベルトを制御する第二ベルト制御手段と、
   前記第二ベルトを搭載して上下動する上部ホルダと前記上部ホルダを制御する上部ホルダ制御手段と、
   前記キャップを吸着して回転しながら上昇する吸着部と前記吸着部を制御する吸着部制御手段と、
   前記ボトルキャップ開栓装置の制御手段は前記第一ベルトと前記ワーク台と前記第二ベルトと前記上部ホルダと前記吸着部を制御する開栓制御手段を備え、
   前記ボトルを前記第一ベルトで前記ワーク台に固定し、下降させた前記第二ベルトで前記上部ホルダに固定した後、前記ワーク台を一定角度回転させて、前記キャップが固く締め付けられた最初の締結力を開放した後、前記第二ベルトを緩めて前記キャップに吸着させた吸着部を回転しながら上昇させ開栓するようにしたことを特徴とするボトルキャップ開栓装置。
2. 前記吸着部は前記上部ホルダに搭載され前記第二ベルトと同時に上下動するようにして、最初に前記上部ホルダを下降させて前記吸着部を前記キャップに当接させ、前記ボトルとキャップを仮押さえするようにしたことを特徴とする請求項1記載のボトルキャップ開栓装置。
3. 開栓した前記キャップを前記吸着部に吸着させたまま前記吸着部の回転を止め、開栓時に一定角度回転した前記ワーク台を元の位置に回転して戻すことによって、前記ボトルと前記キャップの前記雄ねじ部と前記雌ねじ部を微小にかみ合わせることによって、前記キャップを前記ボトル上部に微小にかぶせたまま取り出せるようにし、埃や雑菌の混入を防止するようにしたことを特徴とする請求項1記載のボトルキャップ開栓装置。
   
   
   

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