JP2012091836A - グリッパ - Google Patents

Abstract

【課題】ドライ潤滑の環境下であっても開閉動作を長期間に亘って確保できるグリッパを提供することを目的とする。
【解決手段】一対のネックホルダ２０、３０と、ネックホルダ２０、３０を上下方向から挟むとともに、ネックホルダ２０、３０の上下方向の動きを拘束するネックブロック５１及びネックプレート５４と、を備える。ネックホルダ２０、３０は、支点ピン５２、５３を中心に揺動する。ネックブロック５１とネックプレート５４に固定される支点ピン５２、５３は、ネックホルダ２０、３０に固定される潤滑リング２５、３５に挿入される。ネックホルダ２０、３０が揺動するのに伴い、支点ピン５２、５３と潤滑リング２５、３５は相互に摺動するが、この摺動により生じた摩耗粉は、ネックプレート５４に形成された摩耗粉収容部２６に排出されるので、摺動部分に滞留するのが抑制される。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＰＥＴボトル等のボトル容器の受け渡しに用いられるグリッパに関する。

ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填する設備におけるボトル容器搬送装置として、回転自在な回転体の外周に複数のグリッパを取り付け、このグリッパでボトル容器の胴部を把持して回転搬送するものが知られている。このようなボトル容器搬送装置では、ボトル容器のサイズや形状が異なると、グリッパの把持位置におけるボトル容器の太さが変化してしまうため、グリッパの交換や調整を行わなければならなくなるという問題があった。そこで、胴部と比較してボトル容器間の形状の差が小さい首部をグリップすることにより、このような煩雑さを解消するようにしたものが種々提案されている（例えば、特許文献１）。そして、このボトル容器搬送装置では、グリッパでボトル容器の首部を把持しながら搬送が行われる。

特開平１１−３１４７５２号公報

グリッパは、容器の首部を把持する部分を有する一対のネックホルダを主たる構成要素として備えている。このネックホルダは、開閉動作が行えるようになっている。閉鎖時にはボトル容器の首部を掴み、開放時にはボトル容器の首部が出し入れできるのでボトル容器の受け渡しができる。グリッパは、開閉動作をする際に、ネックホルダを含めた各部材が摺動する構造となっている。
これまでの飲料充填設備の容器搬送装置においては、水を潤滑材として使用（水潤滑）する環境下でグリッパが使用されている。ところが、容器を殺菌するのに電子線を使用するようになると、潤滑のための水をグリッパに供給するのが制限される。つまり、グリッパの各部材の摺動部の潤滑に水、その他の液体を用いることができないので、所謂、ドライ潤滑となる。摺動部に樹脂などの潤滑性の高い耐摩耗材料を配置したとしても、ドライ潤滑の環境下では摺動部の耐摩耗性が劣り、グリッパの開閉動作の妨げになる。特に、電子殺菌環境下及び食品機械特有の殺菌環境化では、摺動部に使用できる耐摩耗性材料に制限があるために、ドライ潤滑の環境下でグリッパの開閉動作を確保することは容易でない。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、ドライ潤滑の環境下であっても開閉動作を長期間に亘って確保できるグリッパを提供することを目的とする。

本発明者らは、グリッパの開閉動作の妨げの原因になる摩耗粉の発生状況を観察した。その結果、開閉動作により生じる摩耗粉が摺動部に滞留する量が増えると摩耗が進行しやすいこと、発生した摩耗粉を排除することで摩耗の進行を遅らせることができること、を確認した。
そこでなされた本発明のグリッパは、鉛直方向に延びる摺動部よりも下方に摩耗粉収容部を設けることを提案する。発生した摩耗粉は摩耗粉収容部に落下して収容されるので、摺動部への摩耗粉の滞留が抑制される。したがって、本願発明のグリッパは、ドライ潤滑の環境下であっても開閉動作を長期間に亘って確保できる。なお、本発明における上下は、グリッパが使用される状態を基準として特定されるものとする。

本発明が適用されるグリッパの基本的な構成は、以下の通りである。
本発明のグリッパは、開閉動作を行い、開放時にはボトル容器の首部が出し入れ自在になると共に閉鎖時には首部を拘束可能な一対のネックホルダを備える。このネックホルダは、開閉動作の際に、揺動の中心をなす揺動軸との間に摺動部が形成される。
本発明のグリッパは、一対のネックホルダを上下方向から挟んで保持する一対の挟持体を備える。摩耗粉収容部は、下方に配置される挟持体に設けられる。

本発明のグリッパにおいて、摩耗粉収容部と外部とを連通する摩耗粉排出路を摺動部よりも下方に位置する挟持体に設けることが好ましい。
摩耗粉排出路を介して摩耗粉収容部に収容された摩耗粉を吸引することで、より効果的に摩耗粉を摺動部から排出させることができる。また、摩耗粉排出路は、摩耗粉収容部とのつなぎ部分（後端）から外部への開口部分（前端）に向けて下降するように形成することが好ましい。そうすることで、摩耗粉が外部に輩出されやすくなる。

本発明によれば、摺動部よりも下方に摩耗粉収容部を設けるので、摺動部で生じた摩耗粉は摩耗粉収容部に落下して、摺動部に滞留するのが抑制される。したがって、本発明によると、ドライ潤滑の環境下であっても開閉動作を長期間に亘って確保できるグリッパを提供することができる。
また、本発明において、摩耗粉収容部と外部とを連通する摩耗粉排出路を挟持体に設けると、摩耗粉収容部に収容された摩耗粉を吸引するなどして、摩耗粉をより効果的に摺動部から排出できる。

本実施形態に係るグリッパが適用されるＰＥＴボトル充填装置の概要図である。 フィラー搬入ホイールの上面図である。 本実施形態に係るグリッパの閉鎖時を示す平面図である。 本実施形態に係るグリッパの閉鎖時を示す部分側断面図である。 本実施形態に係るグリッパの開放時を示す平面図である。 本実施形態に係るグリッパのネックブロックを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の６ｂ−６ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）の６ｃ−６ｃ線断面図である。 本実施形態に係るグリッパのネックプレートを示す平面図である。 本実施形態に係るグリッパの支点ピン近傍の断面図であり、図７の８ａ−８ａ断面を示す。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るグリッパを備えるボトル容器搬送装置が組み込まれたＰＥＴボトル飲料充填装置の構成例を示している。
このＰＥＴボトル飲料充填装置は、殺菌洗浄された空のＰＥＴボトル（図示せず）を直線状に搬入する搬入コンベア１、回転し搬入コンベア１で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ａで１本ずつ受け取って搬送するフィラー搬入ホイール２、フィラー搬入ホイール２で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｂで１本ずつ受け取って搬送すると共に、搬送中に空のＰＥＴボトル中に飲料を充填するフィラー３、回転しフィラー３で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｃで１本ずつ受け取って搬送するフィラー搬出ホイール４、回転しフィラー搬出ホイール４で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｄで１本ずつ受け取って搬送する受け渡しホイール５、回転し受け渡しホイール５で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｅで１本ずつ受け取って搬送するキャッパ搬入ホイール６、回転しキャッパ搬入ホイール６で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｆで１本ずつ受け取って搬送すると共に、搬送中に飲料が充填されたＰＥＴボトルにキャップを取り付けるキャッパ７、回転しキャッパ７で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｇで１本ずつ受け取って搬送するキャッパ搬出ホイール８、キャッパ搬出ホイール８で搬送されるＰＥＴボトルを受渡点Ｈで受け取って直線状に搬出する搬出コンベア９、を備えている。

本実施形態において、フィラー搬入ホイール２は、図２に示すように、中空部を有する円筒状の固定軸１０と、この固定軸１０に回転可能に支持される回転体１１とを備えている。
そして、回転体１１は、固定軸１０の中空部に挿入される回転軸１２と、この回転軸１２の上部側面に取り付けられた回転円板１３と、この回転円板１３の外周に放射状に取り付けられ、ＰＥＴボトルＰの首部を把持する複数のグリッパ１４とを備えている。

本実施形態において、グリッパ１４は、図３、図４に示すように一対のネックホルダ２０、３０を有している。そして、これらネックホルダ２０、３０の中間部には支点孔２１、３１が、先端部には切欠部２２、３２が、後端部にはスプリング支持スリーブ２３、３３が、夫々形成されている。
ネックホルダ２０、３０には、支点孔２１、３１の間に、噛合いピン５７が嵌まり込む半円状の凹部２８、３８が各々形成される。また、ネックホルダ２０には、凹部２８よりも先端側に凸部２９がネックホルダ３０に向けて形成されている。
ここで、切欠部２２、３２は、ＰＥＴボトルＰ（図示せず）の首部に設けられたつば部Ｓを把持するために設けられるものであり、切欠部２２（３２）には、つば部Ｓの下側ＳＵを把持する下部把持部２２ａ（３２ａ）と、このつば部Ｓの上側ＳＯを把持する上部把持部２２ｂ（３２ｂ）とが夫々設けられている。そして、本実施形態では、下部把持部２２ａ、３２ａがつば部Ｓの下部の周長の６０％程度を覆う一方、上部把持部２２ｂ、３２ｂがつば部Ｓの上部の周長の２０％程度を覆うようになっている。

また、これら一対のネックホルダ２０、３０の中間部の上側には、ネックブロック５１が配設されており、このネックブロック５１に取り付けられた支点ピン５２、５３が（図６参照）、ネックホルダ２０、３０の支点孔２１、３１に対して回動自在にはめ込まれるようになっている。支点孔２１、３１の周囲には樹脂材料からなる潤滑リング２５、３５が強固に嵌合されており、ネックブロック５１に取り付けられた支点ピン５２、５３は、潤滑リング２５、３５を介してネックホルダ２０、３０に対して回動自在にはめ込まれる。また、ネックブロック５１には、支点ピン５２、５３よりも先端側に係止ピン５６が取付けられている。係止ピン５６は、ネックホルダ２０、３０の間に配置され、閉鎖時にはネックホルダ２０、３０の間隔を保持し、開放時にはカムとして機能してネックホルダ２０の揺動を補助する。

ネックホルダ２０、３０のネックブロック５１との対向部裏面側には、支点ピン５２、５３を固定するネックプレート５４が配設され、このネックプレート５４はボルトＢ１、Ｂ２によりネックブロック５１に固定される。
ネックブロック５１とネックホルダ２０、３０の間には、樹脂材料から構成される潤滑板６１が介在している。潤滑板６１は、ネックホルダ２０、３０の開閉に伴ってネックホルダ２０、３０とネックブロック５１とが摺動して摩耗するのを防ぐために設けられている。もちろん、ネックホルダ２０、３０の開閉に伴って潤滑板６１も摩耗するが、ステンレス鋼などの金属材料で作製されるネックホルダ２０、３０及びネックブロック５１が摩耗したために交換するのに比べて、潤滑板６１を交換する方がコストを抑えることができる。ネックプレート５４とネックホルダ２０、３０の間にも、同様の趣旨により、潤滑板６２が介在している。
潤滑板６１、６２を構成する樹脂材料としては、熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチック、例えばポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(ＰＥＥＫ)を用いるのが好ましい。前述した潤滑リング２５、３５、噛合いピン５７も同様である。
さらに、ネックブロック５１の上部には、図４に示すように、フィラー搬入ホイール２（図２）の回転円板１３に固定するためのボルトＢ３、Ｂ４及び位置決めピン５９ａ、５９ｂが取り付けられる。また、ネックブロック５１には、ボルトＢ１、Ｂ２がねじ込まれるねじ孔Ｈ１、Ｈ２、ボルトＢ３
Ｂ４がねじ込まれるねじ孔Ｈ３、Ｈ４が形成されている（図６参照）。

ここで、ネックプレート５４において、支点ピン５２、５３の周囲は上部の径が大きく設定されており、支点ピン５２、５３が嵌合される保持孔５２Ｈ、５３Ｈよりも上方には空隙が形成される（図７、図８参照）。この空隙は、支点ピン５２、５３の径方向の寸法が潤滑リング２５、３５の前記径方向の厚さと同等以上とされる。この空隙は、摩耗粉収容部２６、３６を構成する。したがって、ネックプレート５４は、摩耗粉収容部２６、３６を構成する空隙より下方において支点ピン５２、５３を固定する。ネックプレート５４には、係止ピン５６が嵌合される保持孔５６Ｈ、噛合いピン５７が嵌合される保持孔５７Ｈが形成される。
ネックプレート５４とネックホルダ２０、３０の間に介在する潤滑板６２は、支点ピン５２、５３の周囲の径が大きく設定されており、支点ピン５２、５３の周囲には空隙が形成される。この空隙も摩耗粉収容部２６を構成する。この空隙の径方向の寸法もまた、潤滑リング２５、３５の前記径方向の厚さと同等以上とされる。
このように、摩耗粉収容部２６、３６は、ネックホルダ２０、３０に設けられる潤滑リング２５、３５と支点ピン５２、５３の間の鉛直方向に延びる摺動部よりも下方に設けられる。

ネックプレート５４には摩耗粉排出路２７、３７が形成されている。摩耗粉排出路２７、３７は、一端が摩耗粉収容部２６、３６に連なり、他端がネックプレート５４の側面に開口する溝からなる。また、摩耗粉排出路２７、３７は、摩耗粉の排出が容易なように、開口端に向けて下降するように形成されている。

また、ネックホルダ２０、３０に設けられたスプリング支持スリーブ２３、３３にはスプリング６０の端部がはめ込まれている。これによりグリッパ１４は、通常時（閉鎖時）において、スプリング６０の付勢力により支点ピン５２、５３を中心として夫々揺動され、先端部（切欠部２２、３２側）が互いに近接した状態を維持する（図３参照）ようになっている。

そして、ネックホルダ３０の後端部側の下側には、ネックホルダ２０側に向かって延びるアーム６５が形成されており、このアーム６５の自由端部下側には、ボルトＢ５によって円形状のカム６７が回転可能に取り付けられている。
また、本実施形態では、図２に示すように、回転体１１の回転に伴って移動するグリッパ１４のカム６７に当接するカムプレート６８、６９が取り付けられている。ここで、カムプレート６８は、搬入コンベア１との受渡点Ａ近傍に配設され、カム６７に当接してグリッパ１４を開く（図５参照）ようになっている。また、カムプレート６９は、フィラー３との受渡点Ｂ近傍に配設され、カム６７に当接して、カムプレート６８と同様にグリッパ１４を開くようになっている。尚、これらカムプレート６８、６９は、夫々扇形のベース板７０、７１を介して固定軸１０に固定配設される。

次に、本実施形態に係るＰＥＴボトル飲料充填装置のフィラー搬入ホイール２の動作について説明する。
図１において、搬入コンベア１によって搬送されたＰＥＴボトルＰは、受渡点Ａでフィラー搬入ホイール２に受け渡される。
フィラー搬入ホイール２では、回転円板１３の回転に伴ってグリッパ１４が回転移動していく。このとき、搬入コンベア１との受渡点Ａの回転方向上流側にあるグリッパ１４は、ＰＥＴボトルＰを把持しておらず、スプリング６０の付勢力により閉じた状態となっている（図３参照）。

次に、搬入コンベア１との受渡点Ａの近傍に到達したグリッパ１４は、カム６７がカムプレート６８に当接する。そうすると、図５に示すように、カム６７が前方に押されることでアーム６５が前方に向けて揺動し、この揺動に伴ってネックホルダ３０が支点ピン５３を中心に反時計回りに揺動する。この揺動により、噛合いピン５７がネックホルダ３０に押され前方に移動する。噛合いピン５７が前方に移動する過程でネックホルダ２０を押すことにより、ネックホルダ２０は支点ピン５２を中心に時計回りに揺動する。このとき、ネックホルダ２０は、凸部２９が係止ピン５６に近づくように倣って移動することにより、揺動が容易に行われる。つまり係止ピン５６は、ネックホルダ２０の揺動を助けるカムとして機能する。このようにして、グリッパ１４は開いた状態（図５参照）となり、この開口部に搬入コンベア１からＰＥＴボトルＰが受け渡される。ネックホルダ２０は、係止ピン５６及び噛合いピン５７で開いた状態に維持される。そして、カム６７とカムプレート６８との当接が終了したグリッパ１４は、スプリング６０の付勢力により再び閉じた状態となり、ＰＥＴボトルＰはグリッパ１４に把持された状態で回転搬送されていく。

次に、フィラー３との受渡点Ｂの近傍に到達したグリッパ１４は、カム６７がカムプレート６９と当接することにより開いた状態となり、この開口部からフィラー３へとＰＥＴボトルＰが受け渡される。そして、カム６７とカムプレート６９との当接を終了したグリッパ１４は、ＰＥＴボトルＰを把持せず、スプリング６０の付勢力により再び閉じた状態となる。
以後、上述したプロセスを繰り返しながら、フィラー搬入ホイール２におけるＰＥＴボトルＰの回転搬送が行われていく。
フィラー搬入ホイール２では、下部把持部２２ａ、３２ａ及び上部把持部２２ｂ、３２ｂを有するグリッパ１４でＰＥＴボトルＰのつば部Ｓの上下を把持し、しかも、下部把持部２２ａ、３２ａによりつば部下側ＳＵの周長の半分以上を把持しているので、搬送時にＰＥＴボトルＰに遠心力がかかったとしても、姿勢を乱すことなく安定した状態で搬送が行われることになる。

グリッパ１４の開閉動作に伴い、潤滑リング２５、３５と支点ピン５２、５３が摺動することで、潤滑リング２５、３５を構成する樹脂が摩耗し、摩耗粉が生じる。本発明者の知見によれば、この摩耗粉が潤滑リング２５、３５と支点ピン５２、５３の間に形成される摺動部に滞留すると摩耗するのが潤滑リング２５、３５だけではなく、支点ピン５２、５３も摩耗する。これは、水潤滑では生じなかった現象であり、ドライ潤滑固有の現象である。そして、この摩耗粉がさらに滞留すると、グリッパ１４の開閉動作を損なうことになる。ところが、本実施形態によると、開閉動作に伴って生じた摩耗粉は、鉛直方向に延びる摺動部の下方に設けられる摩耗粉収容部２６、３６に落下するので、摺動部への摩耗粉の滞留を抑制し、グリッパ１４の開閉動作を長期間に亘って確保することができる。
本実施形態において、摩耗粉収容部２６、３６に落下した摩耗粉が、摩耗粉排出路２７、３７を介して外部に排出される。この際、摩耗粉排出路２７、３７の開口近傍に吸引手段を設け、摩耗粉排出路２７、３７内に存在する摩耗粉を吸引すれば、より効果的に摩耗粉を外部に排出させることができる。

なお、上記実施形態では、支点ピン５２、５３について摩耗粉収容部２６、３６、さらには摩耗粉排出路２７、３７を設ける例を示した。しかし、本発明における摩耗粉収容部、摩耗粉排出路は支点ピン５２、５３に限るものではなく、係止ピン５６あるいは噛合いピン５７について設けることができるし、他に摺動部が存在する場合には当該部分に設けることもできる。
また本発明が適用されるグリッパは、上記実施形態で示したグリッパ１４に限るものでなく、鉛直方向に延びる摺動部を備える他のグリッパに広く適用できることは言うまでもない。また、以上の実施形態は、フィラー搬入ホイール２に設けるグリッパ１４について説明したが、フィラー３以降の搬送装置にも適用できる。
これ以外にも、本発明の範囲内で、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。

１４…グリッパ
２０，３０…ネックホルダ
２１，３１…支点孔
２６，３６…摩耗粉収容部
２７，３７…摩耗粉排出路
５１…ネックブロック（挟持体）
５２，５３…支点ピン（揺動軸）
５４…ネックプレート（挟持体）
５６…係止ピン、５７…噛合いピン
５９ａ，５９ｂ…位置決めピン
６１，６２…潤滑板
６５…アーム、６７…カム、６８，６９…カムプレート
Ｐ…ＰＥＴボトル、Ｓ…つば部

Claims (2)

1. 開閉動作を行い、開放時にはボトル容器の首部が出し入れ自在になると共に閉鎖時には前記首部を拘束し、前記開閉動作の際に揺動の中心をなす揺動軸との間に鉛直方向に延びる摺動部が形成される、一対のネックホルダと、
   一対の前記ネックホルダを上下方向から挟んで保持する一対の挟持体と、を備え、
   前記摺動部より下方に位置する前記挟持体に摩耗粉収容部が設けられる、
   ことを特徴とする容器搬送用のグリッパ。
2. 前記摺動部より下方に位置する前記挟持体に、前記摩耗粉収容部と外部とを連通する摩耗粉排出路が設けられる、
   請求項１に記載の容器搬送用のグリッパ。

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