JP2009214901A

JP2009214901A - キャッピング装置のキャッピングヘッド

Info

Publication number: JP2009214901A
Application number: JP2008059435A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamamoto; 和夫山本; Kenji Takagi; 健司高木
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: JP5172399B2

Abstract

【課題】ピボット軸とコイルバネとの局部的な擦れを改善すること。
【解決手段】ピボット軸９のまわりに配置され、ハウジング１１とローラ手段との間に設けられて、キャップ周面にネジ溝を成形するための半径方向内方に向かう弾性力を発生させる弾性捩り手段とを備え、ピボット軸と弾性捩り手段との間に、ピボット軸上を周方向に摺動できるように配置された遊動手段が介装させて局部的な擦れを改善したキャッピング装置のキャッピングヘッドを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器口部に被せられる金属製キャップの円筒部の周面にネジ成形ローラを押し付けて容器口部のネジ山に沿ったネジ溝を成形するキャッピング装置のキャッピングヘッドに関するものである。

この種のキャッピング装置の一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。これらの特許文献に記載されているキャッピング装置で容器口部を密封するのに使用される金属製キャップは、天板部とその外周より垂下するスカート部とを備えた一端開口の有底円筒状のものが広く一般に知られている。この種のキャップを容器口部に取り付ける方法として、ロールオンキャッピング方法が知られている。この方法は、容器口部にキャップが被せられ、そのキャップの天面に圧力をかけて容器口部の開口端にキャップの樹脂製のライナーを密着させ、キャップの円筒部の周面にネジ形成ローラを押し付けて、容器口部のネジ山に沿ったネジ部を形成させるとともに、キャップのスカート裾部に裾締めローラを押し付けてキャップを容器口部に係止させるものである。

特開２００４−５９１３４号公報特開平５−９７１８４号公報

上記の特許文献１および特許文献２に記載されているキャッピング装置のピボット軸に設けられている捩りコイルバネは、ピボット軸を中心軸にして巻き回され、一方の端末がキャッピングヘッドのハウジングまたは円形プレートに固定され、他端がピボット軸のフランジ部に固定されている。

そして、ネジ成形ローラ、裾締めローラがキャップに近づく方向に移動する場合には、捩りコイルバネは緩む方向に作用し、キャップから離れる方向に移動する場合には、捩りコイルバネは締まる方向に巻き上げられ、それを繰り返してロールオンキャッピングが行われることになる。

また、ピボット軸の中心に設けられた捩りコイルバネは、全長が比較的長いため、コイル線が巻き込まれて所定の捩り力になるようにセットされるときに、コイル内径は減少し、全長方向でバネの中心（軸）がやや傾いてピボット軸に取り付けられる。そのため、成形ローラが移動を繰り返している間に捩りコイルバネの内径部とピボット軸との間で局部的に擦れる箇所が生じ、経時的には、図４に示すように、ピボット軸Ｓｐの表面に局部的な削れＲｖが生じたり、その擦れにより捩りコイルバネが折損したりするトラブルが発生して、部品交換の作業に多くの人手と時間がかかり生産能力を低下させるという問題があった。

また、上記の擦れにより摩擦抵抗が発生して、ネジ成形ローラ、裾締めローラの押し込み力が設定値よりも弱くなることにより、ネジ溝の深さが浅くなり密封性を低下させるなど正常なキャッピングが行えないといった問題が生じる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、弾性捩り手段とピボット軸との間で局部的な擦れを防止し、部品交換頻度を低減させ生産能力を向上させることが可能なキャッピング装置のキャッピングヘッドを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、容器口部に金属製キャップを被せて、キャップ周面にネジ成形ローラを押し付けて容器口部のネジ山に沿ったネジ溝を成形するキャッピング装置のキャッピングヘッドにおいて、キャッピング装置のヘッド支持軸に支持されているハウジングと、前記ハウジング内で回転運動するように配置されたピボット軸と、該ピボット軸に回転可能に装架されたローラ手段とカム追随手段と、該カム追随手段と該ローラ手段を半径方向外方に向けて旋回作動させるために前記ヘッド支持軸の外側に配置された支持部材に軸方向に運動可能に取り付けられるようにしたカム手段と、前記ピボット軸のまわりに配置され、前記ハウジングと前記ローラ手段との間に設けられて、キャップ周面にネジ溝を成形するための半径方向内方に向かう弾性力を発生させる弾性捩り手段とを備え、前記ピボット軸と前記弾性捩り手段との間に、前記ピボット軸上を周方向に摺動できるように配置された遊動手段が介装されていることを特徴とするキャッピング装置のキャッピングヘッドである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ローラ手段と前記カム追随手段とは、前記ピボット軸のそれぞれの端部の近くに取り付けられるとともに、前記弾性捩り手段は、一端が前記ハウジングに取り付けられ、その他端は、前記ピボット軸の回転に際して弾力的に予め捩り力が設定されるようにピボット軸上の係合部と係合された捩りコイルバネであって、前記捩りコイルバネの前記一端と前記他端とが、前記ピボット軸に対して軸対称の位置にあることを特徴とするキャッピング装置のキャッピングヘッドである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記遊動手段は、前記ピボット軸上を周方向に個別に摺動できる複数の円筒状の摺接部材であって、少なくとも前記ハウジングに取り付けられた前記捩りコイルバネの端末取付部近傍に配置されていることを特徴とするキャッピング装置のキャッピングヘッドである。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記遊動手段は、弾力的に予め捩り力が設定されている状態の前記捩りコイルバネの内径に対して０．９５〜０．９７倍となる外径を有していることを特徴とするキャッピング装置のキャッピングヘッドである。

したがって、本発明に係るキャッピングヘッドによれば、ピボット軸の摩耗、捩りコイルバネの破損等による部品寿命の低下を軽減させる事が出来るため、部品交換の頻度が少なくて済みメンテナンスの効率化、コスト削減及び生産性の向上が図れる。また、ピボット軸と捩りコイルバネとの接触抵抗を軽減させることができるため、キャップ周面を押圧するネジ成形ローラの半径方向内方に向かう力（サイド荷重とも呼ぶ）が安定し、これにより、ネジ溝の深さが浅くなるのを防止でき、製品寸法の安定化が図れるとともに密封性の低下を防止することができるという効果を奏する。

また、捩りコイルバネの一端と他端とが、平面的に見てピボット軸に対して軸対称の位置にあることにより、捩りコイルバネに予め初期の捩り力を設定する際に、捩りコイルバネのピボット軸に対する傾きや曲がりを少なくすることができ、捩りコイルバネの遊動手段への接触を更に少なくすることができる。

また、ピボット軸に対して捩りコイルバネの捩り量が最大となる箇所、すなわち捩りコイルバネのハウジング側端末取付部近傍に複数の円筒状の摺接部材で構成された遊動手段が配置されることにより、稼働中に捩りコイルバネのコイル径が減少して遊動手段に接触しても、遊動手段である各摺接部材がピボット軸上を周方向に個別に摺動するため、各ピボット軸と捩りコイルバネとの間に軸受けとして作用し、捩りコイルバネの内径部やピボット軸が削れるといった部品の損傷を防止することができる。

以下、本発明の具体例を参照して説明する。本発明に係るキャッピング装置は、図１に示すように、ネジ成形ローラ１と裾締めローラ２とを有するキャッピングヘッド３と、加圧ユニット４とから構成されるキャッピングユニット５を備えている。その加圧ユニット４は、その中心（軸）線上に配置されたプレッシャーロッド６の下端部に取り付けられている。また、そのプレッシャーロッド６は、スプリング（図示せず）により下方に付勢された状態で弾性保持されるとともに、図示しないカムに従って上下方向に移動するように構成されている。なお、キャッピングヘッド３は、キャッピングユニット５から取り外し可能に構成されている。

一方、プレッシャーロッド６の外周側にはスピンドルシャフト７が回転自在に設けられており、その下端部に前記キャッピングヘッド３が取り付けられている。したがって、スピンドルシャフト７と共にキャッピングヘッド３が回転することにより、前記各ローラ１，２がキャッピングヘッド３の中心（軸）線を中心にして公転するように構成されている。

前記キャッピングヘッド３には、二個以上のネジ成形ローラ１と、二個以上の裾締めローラ２とが等間隔で配列されており、各ローラ１，２は、作動カム８の上下動によってキャッピングヘッド３の中心（軸）線に対して半径方向に前後動するように構成されている。

また、ネジ成形ローラ１のピボット軸９と裾締めローラ２のピボット軸１０とが、キャッピングヘッド３のハウジング１１にそれぞれの軸線を上下方向に向けて回転自在に保持されている。そのピボット軸９の上下両端部にアーム部１２，１３が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側アーム部１２の先端部に、作動カム８と接触するカムフォロアー１４が取り付けられている。また、下側アーム部１３の先端部にネジ成形ローラ１がその軸線を上下方向に向け、かつ回転自在に保持されている。

さらにまた、ピボット軸１０の上下両端部にアーム部１５，１６が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側アーム部１５の先端部に、作動カム８と接触するカムフォロアー１７が取り付けられている。また、下側アーム部１６の先端部に裾締めローラ２がその軸線を上下方向に向けかつ回転自在に保持されている。

そして、ピボット軸９，１０とハウジング１１との間には、カムフォロアー１４，１７が作動カム８に接近する方向に、またネジ成形ローラ１、裾締めローラ２がそれぞれキャップ１８に接近する方向にピボット軸９，１０に捩り力を与える捩りコイルバネ１９，２０がピボット軸９，１０のまわりにそれぞれ設けられている。

捩りコイルバネ１９，２０の端末の一端は、図２に示すように、それぞれ前記ハウジング１１に取り付けられるようにされ、その他端は、前記ピボット軸９，１０の回転に際して弾力的に予め捩り力が設定されるようにそれぞれピボット軸９，１０上のフランジ部２１の係合孔２２と係合されている。なお、ネジ成形ローラと裾締めローラのピボット軸とハウジングと捩りコイルバネおよびカラーの配置が同じなので、同一図面に符号だけ付け加えた。

また、捩りコイルバネ１９，２０は、図３に示すように、それぞれの一端と他端とが、平面的に見て前記ピボット軸に対して軸対称位置（１８０°反対位置）となるように取り付けられている。これは、捩りコイルバネ１９，２０に予め捩り力を設定する時において、捩りコイルバネのハウジングとの取付部、すなわちハウジング側端末１９ａ，２０ａと、捩りコイルバネのピボット軸との取付部すなわちピボット軸側端末１９ｂ，２０ｂとが、ピボット軸に対して軸対称の位置となるようにすることにより、捩りコイルバネのピボット軸に対する捩りコイルバネの傾きや曲がりを小さくさせて取り付けるためである。

また、捩りコイルバネ１９，２０の端末部の形状は、円周方向にＬ字形に曲げるのではなく、高さ方向にＬ字形に曲げてピボット軸の中心軸と平行になるように設けられている。これは、捩りコイルバネの半径方向の位置がしっかりと固定されるようにするためであり、端末部が捩りモーメントを受けたときに、捩りコイルバネの端末部が半径方向にずれるのを防ぎ、捩りコイルバネのピボット軸に対する傾きを防止することに役立つ。

本発明では、捩りコイルバネ１９，２０に予め捩り力を設定する場合に、コイル径の減少を考慮して、その減少したコイルの内径よりも僅かに小さい外径を有する円筒状のカラー２３が設けられていることが大きな特徴である。このカラー２３は、前記ピボット軸の軸方向に複数（本例では五個）に分割され、ピボット軸に対して各々回動可能に介装される。なお、このカラー２３は、ピボット軸の全長に亘って設けても良く、あるいは部分的に設けても良い。何れにしても、少なくともピボット軸９，１０と捩りコイルバネ１９，２０との相対移動が大きい箇所に複数分装されるようにする。それによってキャッピング装置の稼働中に、捩りコイルバネがピボット軸に直接接触することはなくなり、捩りコイルバネがカラー２３に接触して、そのカラー２３がピボット軸上を周方向にまわる、所謂、軸受け作用として働き局部的な擦れを防ぐため、ピボット軸の耐久性を向上させることができる。そこで、捩りコイルバネ１９，２０とピボット軸９，１０の間にカラー２３を介装させるとき、捩りコイルバネ１９，２０とピボット軸９，１０の間の少なくとも接触領域に分割して配置し、一つ一つのカラー２３が別々に摺動できるよう配置するのが好ましい。

また、カラー２３は細かく分割して構成することにより軸受け効果が発揮されるが、カラー２３の一個当たりの高さに限定はなく、配置箇所としても、前述の通り部分的に設けてもよく、例えば、捩りコイルバネの軸方向に上下の二段に分割してピボット軸に配置してもよい。

カラー２３について、更に詳述すると、ピボット軸９，１０に介装されたカラー２３の外径は、捩りコイルバネに予め捩り力がかけられた状態において、捩りコイルバネの内径よりも小さく設定される。具体的には、捩りコイルバネの内径に対して０．９０〜１．０倍、好ましくは０．９５〜０．９７倍とするのが好ましい。付言すると、カラー２３の外径は、捩りコイルバネに予め捩り力がかけられた状態において、捩りコイルバネの内径の０．９０倍よりも小さい値の場合、捩りコイルバネの傾きが大きくなりＬ字形に曲げた取付部に無理な応力が作用して破損する虞がある。また、縮径した捩りコイルバネの内径より大きい値の場合には、所定の捩り力が得られず、成形ローラに所望の押圧力がかけられなくなる。そのためカラー２３の外径は、上記の範囲から適宜決定される。カラー２３を一個だけ設ける場合は、カラー２３の外形は上方より下方を小さくするのが好ましい。

一方、カラー２３の内径は、ピボット軸に対して微少なクリアランスを設けて摺動可能であれば良く、ピボット軸の外径に対して直径で０．２ｍｍ程度のクリアランスを設けるのが好ましい。

キャッピング装置が稼働している場合、捩りコイルバネ１９，２０のハウジング１１への取付部側の端部において、捩りコイルバネ１９，２０のコイル線とピボット軸９，１０との相対移動（捩り角とも呼ぶ）が最大となり、ピボット軸の他端に向かって徐々に移動量は小さくなり、ピボット軸上の他端の係合部側ではその相対移動量は最小となる。そのため、相対移動量が最大となる箇所にだけ設けるだけでもある程度擦れを防ぐことができる。

その結果、キャッピング装置が稼働中の繰り返し運動によって、ピボット軸９，１０側の分割されたカラー２３に捩りコイルバネ１９，２０の内径部に接触した場合でも、ピボット軸の周方向に摺動でき、所謂、ベアリング効果が生じるため、ピボット軸や捩りコイルバネの擦れや摩耗を防止することができる。また、捩りコイルバネ１９，２０の接触抵抗を削減することが可能となり、それによってネジ成形ローラ、裾締めローラを支持するアーム部がスムーズに動作することができるため、サイド荷重の減少を防止することができ、ネジ溝を安定して成形することができる。

カラー２３の材質としては、ピボット軸との摺動時にかじり等がなければ材料は特に限定されない。好ましくは、一般鉄鋼系材料であるＳ４５Ｃ、ＳＣＭ４４０、ＳＫＳ３、ステンレス鋼系材料であるＳＵＳ１２４、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ、アルミニウム合金系材料であるＡ２０１７、Ａ５０５２、Ａ７０７５、銅合金系材料である砲金、真鍮、合成樹脂系材料であるポリアセタール、ＭＣナイロン、フッ素樹脂あるいはセラミックスなどである。

なお、ピボット軸に対するすべり抵抗を小さくする対策を盛り込むことがより好ましく、例えば、カラーの内面側に硬質クロムメッキ処理、仕上げ精度アップ等を施すとより効果的である。ステンレス鋼製のピボット軸を使用する場合には、耐かじり性、コスト面、腐蝕防止の点を考慮すると、Ｓ４５Ｃ（焼き入れ硬度Ｈ_ＲＣ３６〜４０）に硬質クロムメッキ処理を施したカラー２３を用いるとよい。

上述した実施例では、複数個のカラー２３をピボット軸９，１０に介装させることにより、ピボット軸の部品寿命が飛躍的に延び、殆ど交換する必要がない程まで耐久性が向上した。また捩りコイルバネの折損トラブルも皆無となった。

ここで、スピンドルシャフト７がヘッド支持軸に対応し、以下同様に、スリーブ２４が支持部材、作動カム８がカム手段、捩りコイルバネ１９，２０が弾性捩り手段、フランジ部２１の係合孔２２が係合部、カラー２３が遊動手段、カムフォロアー１４，１７がカム追随手段にそれぞれ対応する。

なお、本実施形態では、ローラ手段を半径方向外方に向けて旋回動作させるために設けられたカム手段がキャッピングヘッドとは別に回転しない支持部に取り付けた例を示したが、これに限定されず、カム手段をキャッピングヘッドと一体的に回転可能に構成して、そのカム手段を別な駆動手段により上下動させるタイプ、例えば特許文献２のキャッピングヘッドにも適用できる。

本発明のキャッピング装置におけるキャッピングユニットの模式図である。本発明のキャッピングヘッドの捩りコイルバネの取り付け状態を示す一部破断した部分断面図である。図２のハウジングを省略した平面図である。従来のキャッピングヘッドを使用した時の、ピボット軸が削れた状態を示す説明図である。

符号の説明

１…ネジ成形ローラ、２…裾締めローラ、３…キャッピングヘッド、５…キャッピングユニット、８…作動カム、９…ピボット軸、１１…ハウジング、１９…捩りコイルバネ、２３…カラー。

Claims

容器口部に金属製キャップを被せて、キャップ周面にネジ成形ローラを押し付けて容器口部のネジ山に沿ったネジ溝を成形するキャッピング装置のキャッピングヘッドにおいて、
キャッピング装置のヘッド支持軸に支持されているハウジングと、
前記ハウジング内で回転運動するように配置されたピボット軸と、
該ピボット軸に回転可能に装架されたローラ手段とカム追随手段と、
該カム追随手段と該ローラ手段を半径方向外方に向けて旋回作動させるために前記ヘッド支持軸の外側に配置された支持部材に軸方向に運動可能に取り付けられるようにしたカム手段と、
前記ピボット軸のまわりに配置され、前記ハウジングと前記ローラ手段との間に設けられて、キャップ周面にネジ溝を成形するための半径方向内方に向かう弾性力を発生させる弾性捩り手段とを備え、
前記ピボット軸と前記弾性捩り手段との間に、前記ピボット軸上を周方向に摺動できるように配置された遊動手段が介装されていることを特徴とするキャッピング装置のキャッピングヘッド。
前記ローラ手段と前記カム追随手段とは、前記ピボット軸のそれぞれの端部の近くに取り付けられるとともに、
前記弾性捩り手段は、一端が前記ハウジングに取り付けられ、その他端は、前記ピボット軸の回転に際して弾力的に予め捩り力が設定されているようにピボット軸上の係合部と係合された捩りコイルバネであって、前記捩りコイルバネの前記一端と前記他端とが、前記ピボット軸に対して軸対称の位置にある
ことを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置のキャッピングヘッド。
前記遊動手段は、前記ピボット軸上を周方向に個別に摺動できる複数の円筒状の摺接部材であって、少なくとも前記捩りコイルバネの前記ハウジング側端末取付部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置のキャッピングヘッド。
前記遊動手段は、弾力的に予め捩り力が設定されている状態の前記捩りコイルバネの内径に対して０．９５〜０．９７倍となる外径を有していることを特徴とする請求項２および請求項３のいずれかに記載のキャッピング装置のキャッピングヘッド。