JP2013014339A

JP2013014339A - キャッピング装置

Info

Publication number: JP2013014339A
Application number: JP2011146584A
Authority: JP
Inventors: Akira Asano; 晃浅野
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP5790209B2

Abstract

【課題】ＰＥＴボトル等の軟質素材の容器にキャップを巻き締める際に、容器が供回りすることを防止するとともに、容器の変形や内部圧力の変動を防止する。
【解決手段】スターホイール４の外周の凹部４ａと、揺動可能な容器保持部材２６とからなる保持手段の保持力を制御可能とし、容器２の口部がシールされていない仮締め時には、容器２に外圧を付与しない程度の弱い第１保持力で保持し、口部がシールされて以降の本締め段階では、保持部材による保持力を第１保持力よりも大きい第２保持力に切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の口部にキャップを被せて回転させることにより巻き締めを行うキャッピング装置に係り、特に、ＰＥＴ容器等のような軟質な素材からなる容器を保持してキャッピングを行うキャッピング装置に関するものである。

ＰＥＴボトル等の樹脂製容器の胴部をグリッパにより把持し、キャッピングヘッドが保持しているキャップを前記容器の口部に被せて回転させることによりキャッピングを行うキャッピング装置は従来から広く知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

特許文献１には、容器台の上側に着脱自在に固設され、周辺に複数の半円凹形の把持面を有するスターホイールと、容器台の下側周辺部に半径方向に直角に設けられた水平な軸に回転自在に支承され、半円凹形の把持面を有する把持体と、把持体と係合して把持体を回転させるガイドレールと、スターホイールと把持体の２つの半円凹部の把持面に固着された円弧状の弾性体とを備え、把持体がスターホイールに向かい合ったとき、それぞれの凹部の弾性体によって、同心で容器の外径より僅かに小さい円を形成し、それにより容器を把持する容器把持装置が記載されている。

また、特許文献２には、容器を収容する複数のポケットが設けられたスターホイールと、このスターホイールの外周に設けられ、容器が搬送経路から脱落するのを防止するガイド部とを備え、さらに、前記ポケットの内面に、弾性体からなり、ポケットに収容された容器の胴部に接触する緩衝部材を設けるとともに、前記ガイド部に、弾性体からなり、前記ポケットに収容された容器をスターホイールの回転軸方向に押圧し、前記胴部に接触するクッション部材を設けたキャッピングマシンが記載されている。この特許文献２に記載された発明では、キャッピング時には、容器を外側から押さえつけて容器の回転を防止できるようになっている。

特開平８−２６３８９号公報特開平８−７２９８６号公報

前記各引用文献に記載された発明のようにスクリューキャップを容器に巻き締める際にスターホイールと、把持体またはクッション部材によるグリッパによって容器を把持するため、容器を変形させたり、容器の内圧変動を起こす等の問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、容器を搬送する搬送手段と、容器を保持する保持手段と、この保持手段が保持している容器の口部にキャップを巻き締めするキャッピングヘッドとを備えたキャッピング装置において、前記キャッピングヘッドでキャップの巻き締めを行う際に前記保持手段が容器を保持する保持力を制御する制御手段を備え、キャップの巻き締め時に、容器の口部天面がキャップ内部のシール部に当接するまでは、前記保持手段によって容器を第１保持力で保持し、容器の口部天面がキャップ内部のシール部に当接した後は、前記保持手段によって前記第１保持力よりも負荷の大きい第２保持力で容器を保持することを特徴とするものである。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御手段による保持手段の第１保持力から第２保持力への切り換えは、上記キャッピングヘッドのキャップのネジの巻き数を算出して行うことを特徴とするものである。

容器口部へのキャップの巻き締めを行う際に、容器の口部がシールされていない間は、弱い保持力である第１保持力で保持し、容器の口部がシールされた後は、この第１保持力よりも負荷の大きい第２保持力で保持するようにしたので、容器の内圧にばらつきが生じたり、容器が変形したりするおそれがなく、しかも、容器がキャップの回転に供回りすること無く確実に巻き締めを行うことができる。

図１はキャッピング装置の平面図である。（実施例１）図２はキャッピング装置の縦断面図である。

容器を間欠的に搬送する搬送手段と、この搬送手段による停止位置に停止した容器を保持する保持手段と、保持手段によって保持されている容器の口部にキャップを被せて巻き締めを行うキャッピングヘッドとを備え、さらに、キャップの巻き締めを行う際に、前記保持手段によって容器を保持する保持力を制御する制御手段を備えており、容器にキャップを巻き締める時に、容器の口部天面にキャップ内部のシール部が当接するまでの間は、前記保持手段によって、容器の外面に外力をほとんど付与しない小さな保持力（第１保持力）で容器を保持し、容器の口部天面にキャップ内部のシール部が当接した後は、前記第１保持力よりも大きい第２保持力で容器を保持するという構成にしたので、容器内がシールされる前は容器を変形させたり内圧の変動を起こさないようにし、容器内がシールされた後は、容器が変形するおそれがないので、強い保持力で容器を保持して供回りを防止するという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この実施例に係るキャッピング装置は、容器２を間欠的に搬送する容器搬送手段（スターホイール４）と、このスターホイール４によって間欠的に搬送されてきた容器２が、キャッピング位置Ｐに停止したときに、この容器２を保持する保持手段６と、キャッピング位置Ｐに停止した容器２の上方に配置され、保持手段６に保持されている容器２にキャップ１２を巻き締めするキャッピングヘッド８（図２参照）とを備えている。

この実施例に係るキャッピング装置でキャッピングが行われる容器２は、ＰＥＴ容器等の軟質の素材からなる容器であり、上流側に配置されたフィラ（図示せず）において内部に液体が充填された状態で、供給コンベヤ１０によって連続的に搬送され、間欠回転するスターホイール４に受け渡される。スターホイール４は、外周部に円周方向等間隔で、前記容器２を収容する複数の凹部４ａが形成されており、各凹部４ａ内に１本ずつ容器２を収容して、１ピッチずつ間欠的に回転する。このスターホイール４の外周側に、円弧状の外側ガイド１４が配置されている。

容器２は、スターホイール４の各凹部４ａ内に収容され、外周側を外側ガイド１４によって案内されて回転搬送される。このスターホイール４による搬送経路の途中に、容器２の口部２ａにキャップ１２の巻き締めを行うキャッピング位置Ｐが設けられている。このキャッピング位置Ｐには、容器２の胴部２ｂを保持する保持手段６と、その上方に昇降可能に配置されたキャッピングヘッド８が設けられている。下方の保持手段６によって容器２の胴部２ｂを保持した状態で、上方のキャッピングヘッド８の下端に設けられているチャック１８にキャップ１２を保持し、その後、キャッピングヘッド８が下降して、キャップ１２を容器２の口部２ａ上に被せた後、回転してキャップ１２の巻き締めを行う。キャッピングが終了した容器２は、スターホイール４によってキャッピング位置Ｐから回転搬送され、排出コンベヤ２０によって排出されて次の工程に送られる。なお、前記供給コンベヤ１０およびこの排出コンベヤ２０は、両側に搬送される容器２を案内するガイド部材１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂが配置されている。これらガイド部材１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂは、搬送される容器２のサイズに応じて間隔調整手段２２によってその間隔を調整することができる。

次に、図２により、キャッピング装置の構成について説明する。前記スターホイール４は、上中下三枚の円形プレート４Ａ、４Ｂ、４Ｃからなっており、中央と下方の２枚のプレート４Ｂ、４Ｃが容器２の胴部２ｂを保持し、上方の１枚のプレート４Ａが容器２のネック部２ｃを保持する。従って、中央と下方の２枚のプレート４Ｂ、４Ｃには、容器２の胴部２ｂの外径とほぼ一致する内径を有する円弧状の凹部４ａが、円周方向等間隔で複数（この実施例では８個）形成されている（図１参照）。これら円弧状凹部４ａの内面には、ゴム等の弾性体１６が装着されている。また、上方の１枚のプレート４Ａには、容器２のネック部２ｃの外径とほぼ一致する内径を有する小径凹部４ｃが円周方向等間隔で、前記胴部２ｂを保持する円弧状凹部４ａとその中心位置を一致させて形成されている。このスターホイール４は、図示しない駆動手段によって回転駆動される。供給コンベヤ１０によって搬送されてきた容器２は、胴部２ｂが前記円弧状凹部４ａ内に、そして、ネック部２ｃが小径凹部４ｃ内にそれぞれ収容され、この容器２の外周側が前記外側ガイド１４に案内されて回転搬送される。このとき容器２の底部２ｄは円弧状のプレート２４上に載って移動する。

前記スターホイール４の各円弧状凹部４ａが、供給コンベヤ１０から容器２を受け取って間欠的に搬送し、排出コンベヤ２０に引き渡すまでの半円状の搬送経路の中間の位置が、前記キャッピング位置Ｐであり、このキャッピング位置Ｐの上方にキャップ１２を保持して巻き締めを行うキャッピングヘッド８が配置されている。また、前記スターホイール４の、このキャッピング位置Ｐに停止している円弧状凹部４ａの向かい側（スターホイール４の半径方向外方側）に、キャッピングが行われる容器２をスターホイール４側へ押圧して保持する容器保持部材２６が配置されている。

キャッピングヘッド８は、図示しない昇降手段によって昇降し、かつ回転駆動手段によって回転するようになっており、上昇している状態のときに下端のチャック１８がキャップ１２を保持し、その後、キャッピングヘッド８が下降して、チャック１８が保持しているキャップ１２を容器２の口部２ａに被せる。続いて、キャッピングヘッド８が回転してキャップ１２を容器２の口部２ａの外周に形成されたねじ部に対して巻き締める。

容器保持部材２６は、揺動軸２８（図１参照）を中心に水平面内で回転可能な揺動アーム３０の先端（揺動端）側に取り付けられており、前面側（スターホイール４側）に容器２の外径とほぼ一致する内径の円弧状の凹部２６ａが形成されている。図示しない駆動手段によって揺動アーム３０が揺動し、容器保持部材２６がスターホイール４側に接近して、スターホイール４の円弧状凹部４ａとこの容器保持部材２６の凹部２６ａとの間に容器２を保持する位置と、スターホイール４から離隔して、スターホイール４の凹部４ａに保持されている容器２の回転移動を阻害しない退避位置との間で往復揺動するようになっている。容器保持部材２６の円弧状凹部２６ａの内面には、前記スターホイール４の円弧状凹部４ａと同様のゴム等の弾性体３６が装着されている。また、前記揺動アーム３０にはストッパ部材３２が取り付けられており、エアシリンダ３４の作動によってエアシリンダ３４のピストンロッド３４ａが当接すると、揺動アーム３０の容器２を保持する位置での前進位置に制限を受けるようになっている。

また、実施例に係る装置には、前記エアシリンダ３４の作動によって、容器保持部材２６とスターホイール４との間で容器２を保持する力を制御する制御手段（図示せず）が設けられている。この実施例では、容器２の外面に当接してこの容器２を保持するが、容器２に対して外圧をほとんど付与しない弱い力で保持する状態（この状態を第１保持力と呼ぶ）と、これよりも強い力で容器２を保持する第２保持力とに切り換えられるようになっている。この実施例に係るキャッピング装置でキャッピングが行われるＰＥＴ容器等の容器２は、その材質や厚さ等により強度が異なっているが、前記第１保持力とは、容器２の口部２ａが開放した状態で胴部２ｂを把持してもこの容器２が変形しない程度の負荷により保持するものである。

前記構成に係るキャッピング装置の作動について説明する。上流側に配置されたフィラ（図示せず）で液体が充填された容器２が、供給コンベヤ１０によって連続的に搬送されて、本発明の容器搬送手段であるスターホイール４に供給される。スターホイール４には外周側に円周方向等間隔で８個の円弧状凹部４ａが形成されており、供給コンベヤ１０によって搬送されてきた容器２は、スターホイール４の各円弧状凹部４ａ内に順次収容される。スターホイール４は間欠的に回転しており、スターホイール４の各円弧状凹部４ａ内に収容された容器２は、外周側を外側ガイド１４に案内されつつ、図１の矢印Ｒ方向に１ピッチずつ回転移動して停止する。

スターホイール４によって搬送されてきた容器２がキャッピング位置Ｐに停止すると、図示しない駆動手段によって、退避位置に後退していた容器保持部材２６が揺動アーム３０とともにスターホイール４側へ揺動し、キャッピング位置Ｐに停止している容器２を、スターホイール４とともに保持する。この時点では、エアシリンダ３４が作動してピストンロッド３４ａが前進端に出ることによって揺動アーム３０に取り付けられたストッパ部材３２と当接して、揺動アーム３０の容器２の保持位置での前進を制限するので、前記第１保持力つまり、容器２に外圧をほとんど付与しない程度の負荷により容器２を保持する。

スターホイール４と容器保持部材２６（これら両者が請求項１の保持手段６を構成している）が第１保持力で容器２を保持している状態で、キャッピングヘッド８が下降して、キャッピングヘッド８の下端に設けられているチャック１８が保持しているキャップ１２を容器２の口部２ａに被せ、キャッピングヘッド８の回転により巻き締めを開始する。巻き締め開始時は、キャップ１２の内部に設けられているインナー等の部材が容器２の口部２ａ天面に嵌合または密着していないので、締め付けトルクは小さく、保持手段６による容器２の保持力が小さくとも容器２が供回りしてしまうことはない。その後、キャップ１２の巻き締めが進んで、キャップ１２のインナーが口部２ａの天面に嵌合を開始する等により容器２がシールされると、前記制御手段がシリンダ３４を作動させてピストンロッド３４ａと揺動アーム３４に取り付けられたストッパ部材３２との当接による制限を解除して保持手段６による容器２の保持力を切り換える。前記キャップ１２のインナーが容器２の口部２ａに嵌合を開始する等によって容器２の口部２ａがシールされるまでの間を仮締めとし、それ以降を本締めとする。仮締めの間は容器保持部材２６による容器２の保持力を第１保持力とし、本締めの状態になると、容器保持部材２６による容器２の保持力を第２保持力となるように切り換える。なお、保持手段６が保持する容器２の部位は胴部２ｂに限るものではなく、他の部位であってもよい。また、揺動アーム３０にエアシリンダのピストンロッドを連結しエアシリンダの作動を切り換えることによって容器保持部材２６による容器２の保持力を切り換えるようにしてもよい。また、保持手段として、複数の容器保持部材を備えるようにして、本締めの状態になると、容器保持部材が保持する箇所を増やすようにしたり、保持力の強い保持部材に切り換えたりして容器の保持力を第２保持力となるように切り換えてもよい。

前記のように、キャップ１２の巻き締めが、仮締めの段階から本締めの段階に移る時点で、容器保持部材２６による容器２の保持力を切り換えるが、この切り換えのタイミングは、この実施例では、本締めに至るまでの巻き締め回転数を算出し、所定の回転数に達した後は、キャップ１２のインナーが嵌合されたものとみなして容器２の保持力を切り換えるようにしている。なお、保持力の切り換えのタイミングは、巻き締めの回転数によるものに限らず、例えば、容器２の空回りを検知する検知手段を設け、この検知手段によって空回りが検知されたときに容器２に対する保持力を切り換えてもよく、また、巻き締めトルクを検出して、所定以上のトルクになったときに切り換える等その他の方法によって切り換えるようにしてもよい。

本締めの段階になると巻き締めトルクが大きくなるが、容器保持部材２６とスターホイール１２による容器２の保持力も大きくなっているので、容器２が供回りしてしまうことはない。また、本締めの段階では容器２の保持力を大きくしているが、すでに容器２の口部２ａがシールされているので、容器２の内部圧力が変動することはなく、しかも、容器２が変形してしまうこともない。

２容器
２ａ容器の口部
４搬送手段（スターホイール）
６保持手段
８キャッピングヘッド
１２キャップ

Claims

容器を搬送する搬送手段と、容器を保持する保持手段と、この保持手段が保持している容器の口部にキャップを巻き締めするキャッピングヘッドとを備えたキャッピング装置において、
前記キャッピングヘッドでキャップの巻き締めを行う際に前記保持手段が容器を保持する保持力を制御する制御手段を備え、
キャップの巻き締め時に、容器の口部天面がキャップ内部のシール部に当接するまでは、前記保持手段によって容器を第１保持力で保持し、容器の口部天面がキャップ内部のシール部に当接した後は、前記保持手段によって前記第１保持力よりも負荷の大きい第２保持力で容器を保持することを特徴とするキャッピング装置。
前記制御手段による保持手段の第１保持力から第２保持力への切り換えは、上記キャッピングヘッドのキャップのネジの巻き数を算出して行うことを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置。