JP2013184776A - キャップ整列供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、排出されるキャップの連続性は担保しつつ排出速度を向上してトータルではキャップの供給能力を高めることを可能とし、また、高速で排出されるキャップの確実な表裏整列を可能とするキャップ整列供給装置を提供すること。
【解決手段】多数のキャップＣを載置する受面１１２を有し回転駆動される回転円板１１０の外側に、一部欠損したキャップ出口部１２１を有するキャップ側面ガイド１２０を有し、回転円板１１０の受面１１２が表面の摩擦係数の異なる外周受面１１３と内周受面１１４とからなり、外周受面１１３の半径方向の幅がキャップＣの直径ｄ以上であり、外周受面１１３の表面の摩擦係数が内周受面１１４の表面の摩擦係数より大きいこと。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器のキャップの表裏を高速に揃えて供給するのに最適なキャップ整列供給装置に関する

従来、容器のキャップをキャッパーに表裏を揃えて供給するためのキャップ整列供給装置は、種々の形式のものが知られている。
例えば、多数のキャップを載置する受面を有し回転駆動される回転円板と、該回転円板の外側に設けられ、一部にキャップ出口部を有する円筒状のキャップ側面ガイドと、前記回転円板の外周側の上方位置に設けられたリング状の上方ガイドとを有し、回転円板上から摩擦力により力を受けることにより接線方向に加速され、遠心力によって回転円板上を滑ってキャップ側面ガイド側に整列し、さらに摩擦力によりキャップ側面ガイドに沿って移動してキャップ出口部から排出されることで、容器のキャップを高速に供給可能なキャップ整列供給装置が公知である（例えば、特許文献１等参照。）。

特許第２７９９７６５号公報（全頁、全図）

上記特許文献１に記載されたような公知のキャップ整列供給装置においては、回転円板の摩擦係数が供給されるキャップの連続性、供給速度に大きく影響する。
例えば、摩擦係数が小さいと、キャップが回転円板上を滑りやすくなるため、遠心力によるキャップ側面ガイド側への整列が確実に行われるが、キャップ側面ガイドに沿った移動速度を向上させることができず、キャップ出口部から排出されるキャップの連続性は担保できるものの供給速度を向上することができない。
逆に、摩擦係数が大きいと、キャップが回転円板上を滑りにくくなり、遠心力によるキャップ側面ガイド側への整列が不確実となり、キャップ出口部から排出される個々のキャップの排出速度は向上するものの、キャップ出口部から排出されるキャップの連続性が確保できず断続的な供給となり、トータルではキャップの供給能力の向上が阻害される。

そこで本発明は、前述したような公知のキャップ整列供給装置の課題を解決することを目的とするものであって、簡単な構成で、排出されるキャップの連続性は担保しつつ排出速度を向上してトータルではキャップの供給能力を高めることを可能とし、また、高速で排出されるキャップの確実な表裏整列を可能とするキャップ整列供給装置を提供することを目的とする。

本請求項１に係る発明は、多数のキャップを載置する受面を有し回転駆動される回転円板と、該回転円板の外側に設けられ一部にキャップ出口部を有する円筒状のキャップ側面ガイドと、前記回転円板の外周側の上方位置に設けられたリング状の上方ガイドとを有するキャップ整列供給装置であって、前記回転円板の受面が、表面の摩擦係数の異なる外周受面と内周受面とからなり、前記外周受面の半径方向の幅が、前記キャップの直径以上であり、前記外周受面の表面の摩擦係数が、前記内周受面の表面の摩擦係数より大きいことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記上方ガイドの半径方向の幅が、前記外周受面の半径方向の幅より大きいことにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記回転円板が、アルミニウムで形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記外周受面が、前記回転円板の表面を硬質クロムめっきしたものであり、前記内周受面が、前記回転円板の表面をフッ素樹脂コーティングしたものであることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項５に係る発明は、請求項４に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記硬質クロムめっきの表面が、鏡面加工されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記フッ素樹脂コーティングの表面が、粗面加工されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項７に係る発明は、請求項６に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記粗面加工が、サンドブラスト加工であることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップの上方には、前記キャップの表裏を判別する表裏検出手段が設けられ、前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップの側方には、前記表裏検出手段の検出結果を受けて前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップを選択的に内周受面上に押し出す排除手段が設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項９に係る発明は、請求項８に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記表裏検出手段が、前記上方ガイドに設けられた近接センサを有することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１０に係る発明は、請求項８または請求項９に記載されたキャップ整列供給装置の構成に加えて、前記排除手段が、前記キャップ側面ガイドの円筒状の壁から内周側に気体を噴出可能な排除ノズルを有し、該排除ノズルが、気体の噴出によりキャップを選択的に外周受面上から内周受面上に押し出すことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明のキャップ整列供給装置によれば、内周受面の摩擦係数が低いことで、キャップが回転円板上を滑りやすくなり遠心力によるキャップ側面ガイド側への整列が確実に行われるとともに、外周受面がキャップの直径以上であり摩擦係数が高いことで、キャップ側面ガイドに沿って整列したキャップの移動速度を確実に向上させることができるため、高速かつ連続的にキャップをキャップ出口部から排出することが可能となり、キャップの供給能力を高めることができる。
また、１枚の回転円板の表面の摩擦係数を内周と外周で異なるものとしているため、簡単な構成であり、従来のキャップ整列供給装置と比較して大型化、複雑化することもなく、組立やメンテナンスの工数が増加することもない。
さらに、外周受面の半径方向の幅をキャップの直径以上としているため、摩擦係数の高い外周受面のグリップ力を無駄なくキャップに伝えることができる。
なお、キャップの直径がキャップの高さより大きい場合、回転円板と上方ガイドとの間隔を、キャップの高さより大きく、キャップの高さの１．５倍より小さく、かつ、キャップの直径より小さく設定することで、上方ガイドによって、直径方向が垂直となる姿勢のキャップの外周部への移動を阻止するとともに、キャップのガタつきを小さくして外周受面での詰まりをなくし、キャップの排出を円滑に行うことが可能となる。

本請求項２に記載の構成によれば、上方ガイドの半径方向の幅が外周受面の半径方向の幅より大きいことによって、キャップと上方ガイドが接触する位置を、摩擦係数の低い、すなわち滑りやすい内周受面上とすることができるため、キャップの内周受面から外周受面への移動を安定して行うことができる。
このため、キャップ側面ガイド側へのキャップの整列がより確実に行われる。
本請求項３に記載の構成によれば、回転円板をより軽量とすることができ、高速回転が可能となりキャップの供給能力をより向上させることができる。
また、加工、表面処理の容易な素材であるため、容易に摩擦係数の異なる表面を設けることができる。
本請求項４に記載の構成によれば、外周受面および内周受面の摩擦係数をそれぞれ最適に調整することが可能で、かつ、耐久性が高く、キャップに与える損傷も低減することが可能となる。
本請求項５に記載の構成によれば、外周受面の摩擦係数を大きくしつつ、耐久性をより向上することができる。
本請求項６に記載の構成によれば、内周受面の摩擦係数を小さくしつつ、耐久性をより向上することができる。
本請求項７に記載の構成によれば、内周受面を均一に粗面化でき、均一に摩擦係数を小さくすることができる。

本請求項８に記載の構成によれば、表裏逆に整列したキャップが内周受面側に押し出され再び姿勢を変えて外周受面側に移動することができるため、押し出されたキャップを回収する設備、機構が不要となり構成を簡略化することが可能となる。
また、内周受面の摩擦係数が小さいためキャップの押し出し時の抵抗が小さく確実に押し出すことが可能であり、かつ、押し出し速度が大きくなるため押し出し後の姿勢変化も生じやすく、再び外周受面側に移動する際に、表裏が正しくなる確率も向上する。
本請求項９に記載の構成によれば、高速に移動するキャップの表裏を確実に判定することが可能となる。
本請求項１０に記載の構成によれば、可動部が少なく動作の応答性も高いため、表裏検出手段と近接して配置することが可能となり、表裏逆に整列したキャップをより確実に押し出すことが可能となる。
また、圧力を変化させることで押し出し速度の制御を容易に行うことができ、扱うキャップを変更しても容易に最適な条件に設定することができる。

本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置の概略斜視図（参考写真）。 本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置の一部断面側面図。 本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置の平面図。 本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置の回転円板の平面説明図。 表裏検出手段の説明図。 排除手段の一部断面側面図。 表裏検出手段および排除手段の動作説明図。

本発明は、図１乃至図４に示すように、多数のキャップＣを載置する受面１１２を有し回転駆動される回転円板１１０と、該回転円板１１０の外側に設けられ円筒状の壁が一部欠損したキャップ出口部１２１を有するキャップ側面ガイド１２０と、回転円板１１０の外周側の上方位置に設けられたリング状の上方ガイド１３０とを有するキャップ整列供給装置１００であって、回転円板１１０の受面１１２が、表面の摩擦係数の異なる外周受面１１３と内周受面１１４とからなり、外周受面１１３の半径方向の幅ａが、キャップＣの直径ｄ以上であり、外周受面１１３の表面の摩擦係数が、内周受面１１４の表面の摩擦係数より大きいものであって、簡単な構成で、排出されるキャップＣの連続性は担保しつつ排出速度を向上してトータルではキャップＣの供給能力を高めることを可能とし、また、高速で排出されるキャップＣの確実な表裏整列を可能とするものであれば、具体的な実施形態はいかなるものであっても良い。

以下に、本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置１００の構成について、図面に基づいて具体的に説明する。
キャップ整列供給装置１００は、図１乃至図４に示すように、基台１０１上に設けられた保持板１０２の外周部にキャップ側面ガイド１２０が固定され、該保持板１０２に回転円板１１０が回転可能に保持され、キャップ側面ガイド１２０の上端の内周側に、上方ガイド固定手段１３１を介してリング状の上方ガイド１３０が固定されて構成されている。
回転円板１１０は、図２に示すように、保持板１０２の中央部に設けられた駆動軸受１１７に回転可能に支持される駆動軸１１５に固定されるとともに、該駆動軸１１５は、保持板１０２の下方に設けられた駆動モータ１１６によって回転駆動される。
キャップ側面ガイド１２０は、図３に示すように、円筒状の壁が一部欠損したキャップ出口部１２１を有し、該キャップ出口部１２１には整列されたキャップＣが排出される整列排出部１２３が連接されている。

また、本実施形態においては、図２に示すように、キャップ側面ガイド１２０の内周にキャップＣの側面と当接する側面当接レール１２２が設けられており、キャップ側面ガイド１２０とキャップＣとの摩擦抵抗を低減している。
上方ガイド１３０の内周側には、上方に立設するように飛散防止壁１０３が設けられるとともに、該飛散防止壁１０３の上端には、内周側を覆うように上蓋部材１０４が設けられ、回転円板１１０上に投入されたキャップＣが上方から外部に飛散するのを防止している。
なお、上蓋部材１０４は、開閉可能な構造であり、内部が目視できる材質であるのが望ましい。
また、図１の参考写真に示すように、上蓋部材１０４は、キャップＣを投入する手段が連結可能となっていると、大量のキャップを自動供給することができて好ましい。

上方ガイド１３０には、表裏検出手段を構成する近接センサ１４１が設けられるとともに、キャップ側面ガイド１２０には、排除手段を構成する排除ノズル１４２が設けられている。
さらに、本実施形態においては、図３に示すように、上方ガイド１３０の内周側下方のキャップ出口部１２１に対応する位置には、出口部カバー１３３が設けられ、上方ガイド１３０の内周側下方の排除ノズル１４２に対応する位置には、排除部カバー１３２が設けられ、ともに、当該位置におけるキャップＣの外周方向への移動を阻止するように構成されている。

回転円板１１０の上面のキャップＣに接線方向の駆動力を与える受面１１２は、図２および図４に示すように、表面の摩擦係数の異なる外周受面１１３と内周受面１１４とからなり、外周受面１１３が内周受面１１４より摩擦係数が大きくなるように設定されている。
なお、本実施形態では、受面１１２の中心部には中央コーン部１１１が設けられ、キャップＣが重力で外周側に移動可能として、接線速度の低い中心付近に滞留しないように構成されている。
本実施形態では、回転円板１１０は軽量なアルミニウムで形成されるとともに、外周受面１１３は回転円板１１０の表面を硬質クロムめっきした後、鏡面加工されたものであり、内周受面１１４は回転円板１１０の表面にフッ素樹脂コーティングした後、サンドブラスト加工により粗面化されたものである。
このことで、外周受面１１３が内周受面１１４より摩擦係数が大きくなるとともに、いずれの表面も摩擦係数が均一であり、かつ、キャップＣとの接触や衝突による表面の損傷や摩耗が少なく、また、キャップＣに損傷や摩耗を与えることも極めて少ない。

外周受面１１３の半径方向の幅ａは、キャップＣの直径ｄ以上に設定されており、上方ガイド１３０の半径方向の幅ｂより小さく設定されている。
なお、本実施形態では、キャップ側面ガイド１２０の内周に側面当接レール１２２が設けられているため、図２に示すように、外周受面１１３の半径方向の幅ａは、側面当接レール１２２がキャップＣと接する位置と内周受面１１４最外周との半径方向の幅で設定され、上方ガイド１３０の半径方向の幅ｂは、側面当接レール１２２がキャップＣと接する位置と上方ガイド１３０内周との半径方向の幅で設定される。

表裏検出手段を構成する近接センサ１４１は、図５に示すように、上方ガイド１３０の上部に設けられており、上方ガイド１３０の上下方向に設けられた検出孔１３４の下方をキャップＣが通過したことを検知し、その検知時間および検知パターンから図示しない制御手段によってキャップＣの表裏を判断する。
すなわち、キャップＣの天面壁が下方に位置し、側壁の開口端が上方に位置した正常状態と、逆の不適正状態とを判別することになる。
排除手段を構成する排除ノズル１４２は、図６に示すように、キャップ側面ガイド１２０の側面当接レール１２２の下部から、内周方向に気体を噴出可能に設けられており、電磁弁１４３によって、気体の噴出、停止が制御される。
近接センサ１４１による検知の結果、キャップＣの表裏が逆（すなわち、キャップＣの天面壁が上方に位置し、側壁の開口端が下方に位置した不適正状態）の場合、図示しない制御手段によって電磁弁１４３が操作されて排除ノズル１４２から気体が噴出され、キャップＣは、噴出された気体の圧力で内周側に押し出される。

以上のように構成された本発明の１実施形態であるキャップ整列供給装置１００の構成および動作について説明する。
回転円板１１０は、図７に示す矢印方向に回転しており、上蓋部材１０４を開け、あるいは上蓋部材１０４に連結された投入手段から、回転円板１１０の内周受面１１４上に適宜の数量のキャップＣが投入される。
この時、中心付近の中央コーン部１１１上に投入されたキャップＣは、その傾斜によって回転円板１１０の内周受面１１４の上に移動する。
なお、図７に記載された、符号１０５は、キャップＣを自動投入する場合の投入量の制御に用いるため、複数のキャップＣの高さ方向の重なりを検知するホッパ容量検出センサである。

内周受面１１４上のキャップＣは、回転円板１１０から接線方向の力を受けるが、内周受面１１４の摩擦係数が低いため、回転円板１１０とともに回転方向の運動を行うことなく、滑って（いわゆる遠心力が働き）外周方向に移動する。
この時、キャップＣは様々な姿勢で外周方向に移動するが、上方ガイド１３０と回転円板１１０との間隔を、キャップＣの高さよりやや大きく、キャップＣの高さの１．５倍より小さく、かつ、キャップＣの直径よりも小さく設定することで、図５に示すような、表および裏向きの姿勢のキャップＣのみが上方ガイド１３０の下方を通過して、回転円板１１０の外周受面１１３上に移動し、詰まることなくキャップ出口部１２１の方向に移動することができる。
表および裏向きの姿勢以外のキャップＣや、他のキャップＣの上に重なったキャップＣは、上方ガイド１３０と接触して内周受面１１４側に戻されてその姿勢が変化する。

表および裏向きの姿勢のキャップＣは、キャップ側面ガイド１２０の側面当接レール１２２に当接する位置まで外周受面１１３上を移動し、外周受面１１３によって接線方向の力を受け、キャップ側面ガイド１２０の側面当接レール１２２に沿って回転円板１１０の回転方向に移動する。
外周受面１１３上を移動するキャップＣは回転方向に移動すればよいため、外周受面１１３は内周受面１１４より表面の摩擦係数を大きく設定されており、キャップＣは外周受面１１３から力を受けて、より高速に回転方向に移動する。
上記の動作で複数のキャップＣが外周受面１１３上に整列した状態で回転方向に移動して、キャップ側面ガイド１２０のキャップ出口部１２１に向かう。

キャップ出口部１２１の近傍には、表裏検出手段を構成する近接センサ１４１と排除手段を構成する排除ノズル１４２が設けられており、近接センサ１４１により通過するキャップＣの表裏が逆と判断された場合、電磁弁１４３が操作されて排除ノズル１４２から気体が噴出されて内周受面１１４側に押し出される。
本実施形態では、近接センサ１４１および排除ノズル１４２が２対設けられて、排除ミスを防止している。
図７に示す近接センサ１４１と排除ノズル１４２の円周上の角度θは、排除ノズル１４２の応答性を高めることで小さく設定可能であり、この角度θが小さいほどキャップＣの通過速度の変動による排除ミスを低減することが可能となる。
また、図３に示すように、それぞれの排除ノズル１４２の内周側には、排除部カバー１３２が設けられており、排除されるキャップＣが押し出された際に内周受面１１４上のキャップＣと衝突して排除ミスが発生することを防止するとともに、内周受面１１４から直接排除ノズル１４２の方向に移動するキャップＣの侵入を防止している。

２対の近接センサ１４１および排除ノズル１４２によって排除されなかった表裏の正しいキャップＣのみが、キャップ出口部１２１に達し、キャップ出口部１２１に連接された整列排出部１２３を通過して外部に排出され、当該キャップＣは、次の工程に供給される。
キャップ出口部１２１の内周側には出口部カバー１３３が設けられ、内周受面１１４から直接キャップ出口部１２１の方向に移動するキャップＣの侵入を防止している。
また、出口部カバー１３３と排除部カバー１３２は、少なくとも後流の排除ノズル１４２の位置からキャップ出口部１２１までの間で、内周受面１１４上を外周受面１１３側に移動するキャップを全て内周受面１１４側に排除するように、その形状、サイズ、角度、配置等が設定されている。
このことで、キャップＣが近接センサ１４１および排除ノズル１４２を通過せず、表裏の判定がなされないまま外部に排出されることを防止できる。
なお、図７に記載された、符号１０６は、キャップ整列供給装置１００の動作異常の判定に用いるため、整列排出部１２３におけるキャップＣの通過を検知するキャップ供給検出センサである。

本発明のキャップ整列供給装置は、特に樹脂製の容器のキャップを、表裏を揃えて高速に供給するために好適であるが、同様の形状のキャップであればいかなる材質のキャップでも応用可能である。
また、キャップと類似の物品で表裏整列して供給する必要がある部材であれば、キャップに限定されず、いかなる部材の整列供給に使用しても良い。

１００ ・・・ キャップ整列供給装置
１０１ ・・・ 基台
１０２ ・・・ 保持板
１０３ ・・・ 飛散防止壁
１０４ ・・・ 上蓋部材
１０５ ・・・ ホッパ容量検出センサ
１０６ ・・・ キャップ供給検出センサ
１１０ ・・・ 回転円板
１１１ ・・・ 中央コーン部
１１２ ・・・ 受面
１１３ ・・・ 外周受面
１１４ ・・・ 内周受面
１１５ ・・・ 駆動軸
１１６ ・・・ 駆動モータ
１１７ ・・・ 駆動軸受
１２０ ・・・ キャップ側面ガイド
１２１ ・・・ キャップ出口部
１２２ ・・・ 側面当接レール
１２３ ・・・ 整列排出部
１３０ ・・・ 上方ガイド
１３１ ・・・ 上方ガイド固定手段
１３２ ・・・ 排除部カバー
１３３ ・・・ 出口部カバー
１３４ ・・・ 検出孔
１４１ ・・・ 表裏検出手段（近接センサ）
１４２ ・・・ 排除手段（排除ノズル）
１４３ ・・・ 電磁弁
Ｃ ・・・ キャップ

Claims (10)

1. 多数のキャップを載置する受面を有し回転駆動される回転円板と、該回転円板の外側に設けられ一部にキャップ出口部を有する円筒状のキャップ側面ガイドと、前記回転円板の外周側の上方位置に設けられたリング状の上方ガイドとを有するキャップ整列供給装置であって、
   前記回転円板の受面が、表面の摩擦係数の異なる外周受面と内周受面とからなり、
   前記外周受面の半径方向の幅が、前記キャップの直径以上であり、
   前記外周受面の表面の摩擦係数が、前記内周受面の表面の摩擦係数より大きいことを特徴とするキャップ整列供給装置。
2. 前記上方ガイドの半径方向の幅が、前記外周受面の半径方向の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のキャップ整列供給装置。
3. 前記回転円板が、アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャップ整列供給装置。
4. 前記外周受面が、前記回転円板の表面を硬質クロムめっきしたものであり、
   前記内周受面が、前記回転円板の表面をフッ素樹脂コーティングしたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のキャップ整列供給装置。
5. 前記硬質クロムめっきの表面が、鏡面加工されていることを特徴とする請求項４に記載のキャップ整列供給装置。
6. 前記フッ素樹脂コーティングの表面が、粗面加工されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のキャップ整列供給装置。
7. 前記粗面加工が、サンドブラスト加工であることを特徴とする請求項６に記載のキャップ整列供給装置。
8. 前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップの上方には、前記キャップの表裏を判別する表裏検出手段が設けられ、
   前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップの側方には、前記表裏検出手段の検出結果を受けて前記キャップ側面ガイドに沿って前記外周受面上を移動するキャップを選択的に内周受面上に押し出す排除手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のキャップ整列供給装置。
9. 前記表裏検出手段が、前記上方ガイドに設けられた近接センサを有することを特徴とする請求項８に記載のキャップ整列供給装置。
10. 前記排除手段が、前記キャップ側面ガイドの円筒状の壁から内周側に気体を噴出可能な排除ノズルを有し、
    該排除ノズルが、気体の噴出によりキャップを選択的に外周受面上から内周受面上に押し出すことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のキャップ整列供給装置。