JP2010095263A - 容器把持装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 容器把持装置７は、左右一対のアーム１５Ａ，１５Ｂからなるグリッパ１５を備えており、グリッパ１５は、カムフォロワ４２とカム部材４３とからなるカム機構２８により開閉される。下方側の可動部材２４はシリンダ機構２２のロッド２２Ａに連結されており、上方側の可動部材２６はコイルばね２５を介してロッド２２Ａの先端部に連結されている。
ロッド２２Ａが前進されると、先ずストッパ２７に可動部材２６が当接してグリッパ１５の前進が停止され、その後、コイルばね２５が圧縮されつつロッド２２Ａとカム部材４３が前進される。これにより、カム機構２８を介して両アーム１５Ａ，１５Ｂが閉鎖されて容器２の首部２Ｄを把持する。
【効果】 従来と比較して構成が簡単な容器把持装置７を提供できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は容器把持装置に関し、より詳しくは、容器を把持してその中心を位置決めする場合に好適な容器把持装置に関する。

従来、容器を間欠的に搬送しながら容器に対して所要の処理を施すようにした容器処理装置は知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。特許文献１の装置においては、回転ホイールの外周部に配置されたポケットに容器を収容して間欠的に搬送しながら容器に充填液を充填した後に、キャッピングヘッドによって容器にキャップを取り付けるようになっている。
特開２０００−２１１６９３号公報 特許第３５０７５８４号公報 特開平２００１−１５０３８０号公報

ところで、上記特許文献１の装置によってキャッピングヘッドに保持したキャップを容器の口部に取り付ける際には、容器の口部とキャッピングヘッドとを正確に位置決めする必要がある。この場合、上記特許文献１の装置のように、容器を回転ホイールのポケットに保持する方式では容器の位置が停止時にずれやすいので、キャッピングヘッドによって容器にキャップを取り付ける際にキャッピング動作が円滑に行われないことがあった。
これに対して特許文献２の装置においては、左右一対のアームからなるグリッパによって容器を左右両側から挟持しているので、精度の高い位置決めを行うことができる。しかしながら、この特許文献２の装置においては、容器を把持する位置の両側に上記グリッパを配置するスペースを考慮しなければならず、設計上の制限を受けるという欠点がある。
さらに、物品を把持する開閉式グリッパとしては例えば特許文献３の装置が公知であり、この特許文献３の装置においては、カムを進退動させてグリッパを開閉させるようになっている。しかしながら、この特許文献３においては、グリッパ全体の進退用とグリッパ開閉用の２台の駆動手段が必要であり、その分だけ構成が複雑で製造コストが高くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、駆動手段によって所定方向に進退動される第１可動部材と、この第１可動部材に上記所定方向に進退動可能に設けられるとともに付勢手段を介して上記駆動手段に連結された第２可動部材と、一対のアームからなり上記第２可動部材に開閉可能に設けられたグリッパと、上記第２可動部材およびグリッパが前進された際の前進端位置を規制するストッパと、上記グリッパ又は上記第１可動部材のいずれか一方に設けられるカムフォロワおよびいずれか他方に設けられるカム部材とを有するカム機構とを備えて、
上記駆動手段が両可動部材と開放状態のグリッパを前進させると、上記第２可動部材とグリッパが上記ストッパにより前進端位置に停止されるとともに開放状態のグリッパが容器を把持可能な位置に停止し、さらに上記駆動手段が第１可動部材を停止中の第２可動部材とグリッパに対して前進させると、上記カム機構を介して上記グリッパが閉鎖されて容器が把持されるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載した発明は、上記カムフォロワは上記グリッパの各アームに設けられており、上記カム部材は上記第１可動部材に設けられており、上記各カムフォロワは上記カム部材のカム溝に係合されていることを特徴とするものである。

上述した構成によれば、容器把持装置の構成を簡略化することができ、しかも容器の搬送方向に対してその一方の側方に容器把持装置を配置することができる。また、一対のアームからなるグリッパによって容器を容器の搬送方向の前後両側から把持することができるので、容器を把持した際に容器の位置を正確に位置決めすることができる。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において１は容器２を間欠搬送させつつ、所要の処理を行う回転式の容器処理装置である。この容器処理装置１は、容器２を回転ホイール３によって間欠的に搬送しながら充填ゾーンＡにおいて４個の容器２内に一斉に充填液を充填し、その後、搬送方向下流側のキャッピング位置Ｂにおいて各容器２の口部２Ａにキャップ４を取り付けるようになっている。
本実施例の容器処理装置１は、外周部の等間隔位置に容器２を保持するポケット３Ａを有する回転ホイール３と、この回転ホイール３による容器２の搬送過程となる充填ゾーンＡに配置された４本一組の充填ノズル５と、充填ゾーンＡから約１８０度ずれた下流側のキャッピング位置Ｂに配置されたキャッピングヘッド６と、キャッピング位置Ｂの容器２を把持する容器把持装置７とを備えている。回転ホイール３の駆動源となる図示しないモータは、制御装置８によって作動を制御されるようになっており、また、充填ノズル５、キャッピングヘッド６および容器把持装置７も制御装置８によって作動を制御されるようになっている。

制御装置８によって回転ホイール３のモータが回転駆動されると、回転ホイール３は、隣合うポケット３Ａの１個分づつ間欠的に反時計方向に回転されるようになっている。このように回転ホイール３が間欠的に回転されている状態において、供給コンベヤ１１によって搬送されてきた空の容器２が供給位置Ｃにおいて順次各ポケット３Ａ内に供給されるとともに、各容器２の底部２Ｂは載置プレート１２によって支持されるようになっている。
本実施例においては、回転ホイール３の外周部の大半の領域を囲繞して、容器２の胴部を案内するガイド部材１３が配置されている。これにより、供給位置Ｃにおいて各ポケット３Ａに供給された容器２は、その胴部２Ｃの内方側をポケット３Ａによって保持されるとともに胴部の外方側をガイド部材１３に支持された状態で間欠的に搬送されるようになっている。

充填ゾーンＡに配置された充填ノズル５は、非作動状態では上方側の待機位置に待機しており、制御装置８からの作動指令に基づいて作動されるようになっている。供給位置Ｃには、ポケット３Ａに供給される容器２を検出するセンサ１４が配置されており、センサ１４は供給位置Ｃにおいて容器２を検出すると検出信号を制御装置８へ伝達するようになっている。
制御装置８には、センサ１４による容器２の検出信号とともに、回転ホイール３の回転信号も伝達されるようになっており、制御装置８はこれら容器２の検出信号と回転ホイール３の回転信号によって容器２の位置を認識している。容器２が充填ゾーンＡに供給されたことを認識すると、制御装置８は、待機位置に待機させた充填ノズル５に作動指令信号を出すので、４本一組の充填ノズル５が所要量だけ下降されるとともに、容器２に追従して移動しながら４本分の容器２内に一斉に所定量の充填液を充填するようになっている。充填が完了した４本一組の充填ノズル５は所要量だけ上昇されてから後退して上方側の元の待機位置に復帰するようになっている。
このようにして、充填ゾーンＡにおいて相前後する４本分の容器２内に充填ノズル５によって充填液が充填されるようになっており、その後、充填済みの容器２は、回転ホイール３の間欠回転に伴って下流側のキャッピング位置Ｂへ搬送されるようになっている。

次に、容器２の搬送過程であって容器２が一時停止されるキャッピング位置Ｂの上方に従来公知のキャッピングヘッド６が配置されており、また、キャッピング位置Ｂの隣接位置となる回転ホイール３の外方側（容器２の搬送方向の一側）には、容器２の首部２Ｄを把持する容器把持装置７が配置されている。
本実施例の制御装置８は、上記センサ１４による容器２の検出信号と回転ホイール３による容器２の間欠搬送のタイミングとを基にして、キャッピング位置Ｂに各容器２が搬入されて停止されるタイミングに合せてキャッピングヘッド６を作動させるとともに、容器把持装置７のグリッパ１５を前進させてから閉鎖させるようになっている。このように、回転ホイール３によって各容器２がキャッピング位置Ｂに搬入されて停止されると、その容器２の首部２Ｄがグリッパ１５によって把持されるとともに、キャップ４を保持したキャッピングヘッド６が下降されてから回転されることにより、キャップ４が容器２の口部２Ａに取り付けられるようになっている。キャップ４の取り付けが完了するとキャッピングヘッド６は上方の待機位置まで上昇されるとともに、容器把持装置７のグリッパ１５も開放されてから元の後退位置まで復帰するようになっている。

このように回転ホイール３の間欠搬送により各容器２がキャッピング位置Ｂに順次搬入されて停止されると、そのタイミングに合せて容器把持装置７のグリッパ１５が前進されて容器２の首部２Ｄが把持され、かつキャッピングヘッド６が下降されて容器２の口部２Ａにキャップ４が取り付けられるようになっている。なお、キャッピングヘッド６の構成は従来公知であるため、構成の説明は省略し、容器把持装置７の構成は後に詳述する。
キャッピング位置Ｂにおいてキャップ４の取り付けが完了した各容器２は、回転ホイール３の間欠回転に伴って下流側へ順次搬送された後に、排出位置Ｄにおいて排出コンベヤ１６上に排出されるようになっている（図２、図３参照）。

しかして、本実施例の容器把持装置７は、容器２が回転ホイール３によって間欠的に搬送される際に、その搬送方向の一方の側方、本実施例では回転ホイール３の外側から容器２に向けてグリッパ１５が前進して閉鎖されることでキャッピング位置Ｂに停止した容器２の首部２Ｄを両側から把持できるようになっている。それにより、容器２の中心をキャッピングヘッド６の軸心と一致するように正確に位置決めできるようになっている。
図２〜図５に示すように、本実施例の容器把持装置７は、所定高さに水平に支持された支持フレーム２１と、この支持フレーム２１上に配置されたシリンダ機構２２と、シリンダ機構２２のロッド２２Ａに固定されて該ロッド２２Ａと一体となって進退動される下方側の可動部材２４と、コイルばね２５を介してロッド２２Ａの先端に連結されているブラケット３６に取り付けられるととともに、コイルばね２５が圧縮されると上記可動部材２４およびロッド２２Ａに対して相対移動可能な上方側の可動部材２６と、支持フレーム２１の上面の一端に立設されて上方側の可動部材２６およびグリッパ１５の前進端を規制するストッパ２７と、左右一対のアーム１５Ａ，１５Ｂからなり上方側の可動部材２６に移動可能に設けられた上記グリッパ１５と、このグリッパ１５を開閉作動させるカム機構２８とを備えている。

支持フレーム２１の上面には直線状のガイドレール３１が上記回転ホイール３の放射方向に固定されており、また、シリンダ機構２２のロッド２２Ａは回転ホイール３の放射方向に配置されるとともに回転ホイール３の回転中心に向けて進退動されるようになっている。
下方側の可動部材２４の底部には直線状のガイド溝２４Ａが形成されており、また、可動部材２４の上面には、上記ガイド溝２４Ａと平行に一対のガイド溝２４Ｂ、２４Ｂが形成されている。そして、可動部材２４の底部のガイド溝２４Ａは上記ガイドレール３１に摺動自在に係合されている。可動部材２４の移動方向の後端部にはブラケット３２が鉛直上方に向けて固定されており、そのブラケット３２に上記ロッド２２Ａの先端部が連結されている。これにより、シリンダ機構２２が作動されてロッド２２Ａが進退動される際には、該ロッド２２Ａと一体となって可動部材２４がガイドレール２３に沿って回転ホイール３の中心に向けて進退動されるようになっている。

他方、上方側の可動部材２６の底面には、直線状をした一対のガイドレール３３、３３が固定されている。また、この可動部材２６の上面における移動方向の前端部には、上記ガイドレール３３と直交する方向に直線状のガイドレール３４が固定されるとともに、可動部材２６の上面における移動方向の後端部には、上記可動部材２４側のブラケット３２と対向させ、かつ鉛直上方に向けてブラケット３５が固定されている。このブラケット３５は、対向位置のブラケット３２よりも回転ホイール３の放射方向の外方側に位置させている。
そして、可動部材２６のガイドレール３３，３３を下方側の可動部材２４における一対のガイド溝２４Ｂ、２４Ｂに摺動自在に係合させている。可動部材２６の底部にはブラケット３６が固定されており、上記コイルばね２５の前端をこのブラケット３６に連結するとともにコイルばね２５の後端を上記シリンダ機構２２のロッド２２Ａの先端に連結している。

可動部材２４のブラケット３２には、それぞれショックアブソーバ３７、３７が取り付けられており、可動部材２６のブラケット３５と当接してロッド２２Ａが後端位置に達する際の衝撃を吸収できるようになっている。
コイルばね２５は、軸方向に少し圧縮させた状態で可動部材２６のブラケット３６とロッド２２Ａとにわたって連結されているので、ブラケット３２と３５は、相互に近接する方向に付勢されている。そのため、シリンダ機構２２が作動されておらず、ロッド２２Ａが後退位置に位置している状態（図３の状態）では、可動部材２４のブラケット３２に取り付けられたショックアブソーバ３７と可動部材２６のブラケット３２とが相互に当接した状態となっている。この状態では、コイルばね２５が伸縮方向に最大限伸びた状態となる。
本実施例においては、後退端位置からロッド２２Ａが前進されると、両可動部材２４，２６およびグリッパ１５が前進されるが、支持フレーム２１にはストッパ２７が配置されているので、上方側の可動部材２６が距離Ｌ１だけ前進されると可動部材２６がストッパ２７に当接して停止されるようになっている。それにより、可動部材２６とそれに設けられたグリッパ１５の前進端の位置が規制されるようになっている。なお、可動部材２６がストッパ２７に当接する際の衝撃を吸収するために、ブラケット３６にショックアブソーバ３８が取り付けられている。

次に、グリッパ１５を構成する左右一対のアーム１５Ａ、１５Ｂの基部は、それぞれ左右一対の可動部材４１Ａ，４１Ｂに連結されている。アーム１５Ａ、１５Ｂにおける先端部の対向位置にはＶ字形をした係合凹部１５Ｃ、１５Ｃが形成されており、アーム１５Ａ、１５Ｂが閉鎖される際には上記係合凹部１５Ｃ、１５Ｃにより容器２の首部２Ｄを把持するようになっている。可動部材４１Ａ，４１Ｂの底面には、アーム１５Ａ，１５Ｂの長手方向と直交させてガイド溝４１Ｃ，４１Ｃが形成されており、これらのガイド溝４１Ｃ，４１Ｃを可動部材２６のガイドレール３４に摺動自在に係合させている。これにより、アーム１５Ａ、１５Ｂは、可動部材２６上で開閉方向に移動可能となっており、またシリンダ機構２２のロッド２２Ａに連動してアーム１５Ａ，１５Ｂは可動部材２６と一体となって進退動されるようになっている。

上記アーム１５Ａ，１５Ｂを取り付けた可動部材４１Ａ，４１Ｂの相互に対向する位置にカムフォロワ４２、４２が回転自在に取り付けられている。他方、両可動部材４１Ａ，４１Ｂよりも外方側となるブラケット３２の上端にカム部材４３が水平に固定されており、この固定部材４３に形成された左右一対のカム溝４３Ａ、４３Ａに上記可動部材４１Ａ、４１Ｂ側のカムフォロワ４２、４２を転動自在に係合させている。
上記一対のカム溝４３Ａ，４３Ａは、ロッド２２Ａが前進される際の移動方向後方側と比較して移動方向前方側が徐々に末広がりとなるような略Ｖ字状に設定されている。そのため、可動部材４１Ａ，４１Ｂに対してカム部材４３が進退方向に相対移動されると両カム溝４３Ａ内をカムフォロワ４２が転動して、両アーム１５Ａ，１５Ｂがガイドレール３４に沿って開閉作動されるようになっている。上記カムフォロワ４２、４２およびカム部材４３とによって、グリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂを開閉作動させるための上記カム機構２８が構成されている。

以上のように構成された容器把持装置７の作動を説明する。先ず、シリンダ機構２２が作動されていない状態では、ロッド２２Ａと両可動部材２４，２６は後退端位置に停止しており、可動部材２４のブラケット３２に取り付けられたショックアブソーバ３７と可動部材２６のブラケット３５とが当接している（図３、図５（ｂ）参照）。この状態では、カムフォロワ４２，４２が両カム溝４３Ａ、４３Ａの前端部に係合しているので、グリッパ１５は開放された状態となっており、キャッピング位置Ｂから外方へ後退した状態となっている。そして、ストッパ２７と可動部材２６は距離Ｌ１だけ離隔している。
この状態から制御装置８によってシリンダ機構２２が作動されると、ロッド２２Ａが前進されて、該ロッド２２Ａと一体となって両可動部材２４，２６およびグリッパ１５も前進される。そして、距離Ｌ１だけ前進された時点で、ストッパ２７に上方側の可動部材２６のショックアブソーバ３８が当接することで、可動部材２６およびグリッパ１５の移動が前進端の位置で停止される。これにより、開放されたグリッパ１５がキャッピング位置Ｂまで前進されて、開放されたグリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂは容器２の首部２Ｄの前後両側を把持可能な位置に停止する（図５（ｂ）の想像線で示す状態）。

この後も、ロッド２２Ａはコイルばね２５を圧縮させながら前進端まで前進されるので、該ロッド２２Ａと可動部材２４およびカム部材４３は、停止状態の可動部材２６およびグリッパ１５に対して移動方向前方側に向けてさらに相対的に前進される。これにより、カムフォロワ４２，４２がカム溝４３Ａ、４３Ａ内を前端部から後端部まで転動することで、グリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂが容器２の搬送方向前後から閉鎖されて、両係合凹部１５Ｃによって容器２の首部２Ｄが前後両側から把持される（図２、図５（ａ）参照）。本実施例においては、グリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂによって容器２の首部２Ｄを前後両側から把持しているので、キャッピングヘッド４の中心に対して容器２の口部２Ａの中心が正確に一致するように位置決めすることができる。そのようにして、グリッパ１５によって把持された容器２の口部２Ａに前述したキャッピングヘッド４によってキャップ４が取り付けられる。

以上のようにして、前進端まで前進されたグリッパ１５によって容器２の首部２Ｄを把持してキャッピング位置Ｂの容器２へのキャップ４の取り付けが完了すると、制御装置８はシリンダ機構２２の作動を停止させるので、シリンダ機構２２に内蔵したばねの弾発力によってロッド２２Ａが後退端に向けて後退される。
その過程において、先ず停止状態の可動部材２４とグリッパ１５に対して、ロッド２２Ａと可動部材２６およびカム部材４３が距離Ｌ２だけ後退すると、可動部材２６のブラケット３５に対して後退した可動部材２４のショックアブソーバ３７が当接し、その際の衝撃をショックアブソーバ３７が吸収するようになっている。また、カム部材４３の後退に伴ってカム溝４３Ａ，４３Ａの後端部から前端部までカムフォロワ４２，４２が移動されるので、グリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂが開放されて容器２の首部２Ｄから離隔する。つまり、グリッパ１５による容器２の把持状態が解放される。
このあと、さらにロッド２２Ａが後退されることにより、該ロッド２２Ａと一体となって両可動部材２４、２６およびグリッパ１５が後退されて、図３および図５（ｂ）に示す後退端の位置に復帰する。

以上のように、本実施例の容器把持装置７は、両可動部材２４、２６およびグリッパ１５を進退動させるための駆動手段として単一のシリンダ機構２２を用いており、しかも、このシリンダ機構２２によりカム機構２８も作動させる構成となっている。そのため、従来のものと比較して、容器把持装置７の構成が簡略化されるとともに、容器把持装置７の製造コストを安くすることができる。
また、この容器把持装置７は、容器２が間欠搬送される際の搬送方向の一側（外方側）に配置されているので、上記従来のものと比較して容器把持装置７を設置するためのスペースを小さくすることができ、それによって、容器処理装置１を設計する際の自由度が大きくなる。
さらに、キャッピング位置Ｂの容器２は、容器把持装置７のグリッパ１５によって首部２Ｄの前後両側を把持されて、キャッピングヘッド６の中心と容器２の口部２Ａの中心が正確に一致するように位置決めされる。したがって、容器２の口部２Ａに対して確実にキャップ４を取り付けることができる。

なお、上記実施例における駆動手段としてのシリンダ機構２２の代わりに、モータの駆動軸に連結したボールねじとそれを螺合貫通させたナット部材とからなる駆動手段を用いても良い。そのような駆動手段を用いた構成であっても上述した実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
また、上記実施例においては、容器把持装置７の支持フレーム２１を所定高さに固定していたが、昇降可能な昇降装置上に上記支持フレーム２１を取り付けて、容器把持装置７全体の高さを調整できるようにしても良い。それにより、処理対象となる容器２の高さが変更された場合には、容器２の高さに適合するようにグリッパ１５の高さを調整することができる。
また、上記実施例においてはグリッパ１５のアーム１５Ａ，１５Ｂに可動部材４１Ａ，４１Ｂを連結していたが、それらは一体物で構成しても良い。
さらに、上記実施例は、回転式処理装置１の容器把持装置７として用いた場合を説明したが、容器２を直線状の移動軌跡で搬送しながら容器２内に充填液を充填してからキャッピングを行う直線搬送方式の容器処理装置にも本発明の容器把持装置を適用することができる。

本発明の一実施例を示す全体の平面図。 図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う要部の断面図。 図２に示した容器把持装置７の非作動状態を示す断面図。 図３のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。 図５（ａ）は図２に示す容器把持装置７の作動状態を示す平面図、図５（ｂ）は非作動状態を示す平面図。

符号の説明

２‥容器 ２Ａ‥口部
２Ｄ‥首部 ４‥キャップ
７‥容器把持装置 １５‥グリッパ
１５Ａ、１５Ｂ‥アーム
２２‥シリンダ機構（駆動手段） ２４‥可動部材（第１可動部材）
２５‥コイルばね（付勢手段） ２６‥可動部材（第２可動部材）
２７‥ストッパ ２８‥カム機構
４２‥カムフォロワ ４３‥カム部材

Claims (2)

1. 駆動手段によって所定方向に進退動される第１可動部材と、この第１可動部材に上記所定方向に進退動可能に設けられるとともに付勢手段を介して上記駆動手段に連結された第２可動部材と、一対のアームからなり上記第２可動部材に開閉可能に設けられたグリッパと、上記第２可動部材およびグリッパが前進された際の前進端位置を規制するストッパと、上記グリッパ又は上記第１可動部材のいずれか一方に設けられるカムフォロワおよびいずれか他方に設けられるカム部材とを有するカム機構とを備えて、
   上記駆動手段が両可動部材と開放状態のグリッパを前進させると、上記第２可動部材とグリッパが上記ストッパにより前進端位置に停止されるとともに開放状態のグリッパが容器を把持可能な位置に停止し、
   さらに上記駆動手段が第１可動部材を停止中の第２可動部材とグリッパに対して前進させると、上記カム機構を介して上記グリッパが閉鎖されて容器が把持されることを特徴とする容器把持装置。
2. 上記カムフォロワは上記グリッパの各アームに設けられており、上記カム部材は上記第１可動部材に設けられており、上記各カムフォロワは上記カム部材のカム溝に係合されていることを特徴とする請求項１に記載の容器把持装置。

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