JP2020033076A

JP2020033076A - キャップチャック機構並びにキャッピング装置

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Publication number: JP2020033076A
Application number: JP2018162819A
Authority: JP
Inventors: 和田　拓也; Takuya Wada; 拓也和田; 英明村岡; Hideaki Muraoka
Original assignee: Seiko Corp
Current assignee: Seiko Corp
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: JP7116480B2

Abstract

【課題】チャックアームで把持する部分がキャップの頂部から離間した位置にある特殊形状キャップであっても簡便な構成の機構で確実に把持すること。【解決手段】チャック本体５１に形成された空間部７０内において鉛直方向に摺動自在とされ、常には付勢部材７３により空間部７０内上方へ付勢される移動体７３と、上端部にはチャック本体５１のカム部５４と摺接するカムフォロア８２が配設され、下端部にはキャップ把持部８３が配設されたチャックアーム本体が水平軸で移動体に軸支させることによりチャック本体５１の外周に等間隔かつ径方向に回動自在に設けられ、常には付勢部材７１によつて下端部を拡開させる方向に付勢される複数のチャックアーム８０とを設け、チャック本体５１内の空間部７０内の上端側には、移動体７３を下方へ摺動移動させるための圧力が供給される圧力室６０を形成し、圧力室６０には圧力供給通路６１を連通させる。【選択図】図１

Description

本発明は、キャップを容器の口頚部に装着するキャッピング装置と、そのキャッピング装置において前記キャップを把持するキャップチャック機構に関する。

従来より、ボトル等の容器の口頚部にキャップを装着する作業を行うキャッピング装置においては、３本あるいは４本といった複数本のアームを備え、この複数本のアームによりキャップを把持するキャップチャック機構が使用されている。

前記複数本のアームはキャップの周方向に等間隔で、かつ、各アームの開放先端に配設されたキャップ当接部をキャップの中心から径方向に回動可能に軸支されており、前記キャップ当接部を外側からキャップの外周面に圧接させることによりキャップを把持し、チャックの中心にキャップを保持するようになっている。

図５は、この従来の構成のキャップチャック機構１４０の具体的な構成を説明する断面図である。キャップチャック機構１４０は、モータや減速機等の駆動系が配設されたチャック回転機構（不図示）の前記駆動系により回転する回転軸（不図示）の下端に配設され、昇降可能に形成されている。そして、キャップチャック機構１４０は、チャック本体１５１内に複数のチャックアーム１５２が軸１５５によつて径方向に回動自在に設けられており、ガータスプリング１５６によつて開く方向に付勢されている。そして、各チャックアーム１５２の先端部にはゴム製の当接部材１５３が取付けられている。また、各チャックアーム１５２のチャック本体１５１の内部側の端部にはカムローラ１５７が設けられている。

チャック本体１５１の内部には、ピストン１５９が軸方向に摺動自在で、常には付勢部材１６５によりチャック本体１５１の内部上方へ付勢されるように設けられている。ピストン１５９の下端部には円錐形のカム部１５８が形成されている。また、ピストン１５９の上端側には圧力室１６０が形成され、圧力室１６０には圧力供給通路１６１が連通している。また、チャック本体１５１の先端面の中央部にはキヤツプ当接部材１６２が設けられている。そして、キャップチャック機構１４０は、圧力室１６０に空気圧等の圧力が供給されていない場合には、ガータスプリング１５６の付勢力によつてチャックアーム１５２が開いた状態となる。

このように構成された従来のキャップチャック機構１４０においてキャップＫの受渡位置に供給されたキャップＫを保持する場合、受渡位置において、チャックアーム１５１の先端部の下方にキャップＫの高さ以上のスペースを確保しておき、供給されたキャップＫをチャック本体１５１の中心に合わせて位置させた状態でキャップチャック機構１４０をチャック回転機構の駆動により下降させ、キヤツプＫの上面にチャック当接部材１６２を当接させる。次に、圧力室１６０内に圧力を供給し、ピストン１５９を下降させる。このピストン１５９の下降によつて、カムローラ１５７をカム部１５８に沿つて径方向外側へ移動させる。これにより、チャックアーム１５２はガータスプリング１５６の付勢力に抗しつつ軸１５５で回動し、閉じることとなる。そして、各チャックアーム１５２の先端部の当接部材１５３をキャップＫの外周面に当接させ、このキャップＫを把持する。

特公平３−６９７９５号公報

前述のように、キャップチャック機構１４０において、水平移動で搬送されるキャップＫをチャック本体１５１の中心下に合わせて位置させた状態で、複数本のチャックアーム１５２に囲まれた空間に保持するためには、キャップチャック機構１４０はキャップＫがチャックアーム１５２の下に入り込むだけの高さ寸法を開けて待機し、キャップＫが所定の位置に配置されたところで下降することとなる。

ここで、キャップチャック機構１４０の把持対象のキャップＫの形状は様々である。例えば、プラスチックキャップの場合でも、清涼飲料などの容器に多く使用されている、キャップ本体ＫＨが略短円筒の外形状に形成されたキャップＫ（図６（Ａ））、調味料などの容器に多く使用され、キャップ本体ＫＨと蓋部ＦがヒンジＨを介して一体に形成されたキャップＫ（図６（Ｂ））、トイレタリーの容器に多く使用され、キャップ本体ＫＨにその注出口を開閉させるつまみＴが移動可能に凸設されたプッシュプルと称されるキャップＫ（図６（Ｃ））や、キャップ本体ＫＨの頂部にノズル部Ｎが連接され、ガスを用いること無く泡状を吐出することができるポンプフォーマーと称されるキャップＫ（図６（Ｄ））等がある。

キャップチャック機構１４０は、前述の様にチャックアーム１５２でそのキャップ本体ＫＨの外周面（多くの場合、ローレットと称される溝が形成されている。）を把持する。そのため、図６（Ａ）や図６（Ｂ）のようにキャップ本体ＫＨが短円筒状のキャップＫであって、高さ方向の多くの領域が把持可能な面として形成されていれば、チャックアーム１５２は特別の長さを要することなく、キャップＫの上面にキヤツプ当接部材１６２を当接させた状態で、当接部材１５３を保持目的のキャップＫの外周面に当接させて保持することができる。

しかしながら、図６（Ｃ）や図６（Ｄ）に示すように、当接部材１５３を当接させる外周面がキャップＫの頂部から離間して設けられているような、高さのあるキャップＫ３（以下、特殊形状キャップＴＫという）の場合は、それなりの長さのチャックアーム１５２が必要となる。そして、その場合には、当然にキャップＫを把持する際のキャップチャック機構１４０の大きな昇降量が必要となり、キャップＫの把持に昇降に要する時間が余計にかかったり、キャップチャック機構１４０を昇降させるための装置なども大がかりなものとなってしまう。

本発明は、チャックアームで把持する部分がキャップの頂部から離間した位置にある特殊形状キャップが多く使用されている実状に着目してなされたもので、このような特殊形状キャップであっても迅速かつ確実に把持することができる簡便な構成のキャップチャック機構と、これを備えたキャッピング装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明のキャップチャック機構は、鉛直方向に昇降可能とされたチャック本体にキャップを保持する複数のチャックアームが配設されたキャップチャック機構であって、チャック本体に形成された空間部内において鉛直方向に摺動自在とされた移動体本体と、前記移動体本体に連接され、チャック本体に開口させたチャックアーム用開口部を鉛直方向に移動自在に配置される移動体袖部とを有し、常には付勢部材により前記空間部内上方へ付勢される移動体と、上端部にはチャック本体の外周壁に形成されたカムに摺動するカムフォロアが配設され、チャック本体の下方に延出させる下端部にはキャップを把持するキャップ把持部が配設されたチャックアーム本体を有し、チャックアーム本体の中間部に形成したアーム袖部を水平軸で前記移動体袖部に軸支させることにより、前記チャック本体の外周に等間隔、かつ、チャック本体の中心から径方向に回動自在に設けられるとともに、常には、付勢部材によつて下端部を拡げる方向に付勢される複数本のチャックアームと、を備え、チャック本体内の前記空間部内の上端側には、移動体を下方へ摺動移動させるための圧力が供給される圧力室が形成され、前記圧力室には圧力供給通路が連通されていることを特徴とする。

本発明のキャップチャック機構は、チャックアームの回動支点をチャック本体内で昇降移動する移動体に設けることで、前記チャックアームに設けられたカムフォロアを前記移動体の昇降移動に伴いチャック本体の外周壁に形成されたカムと摺接させて動作させ、前記チャックアームを回動させてキャップを把持する構成であり、前述した従来のキャップチャック機構のように、チャック本体内で昇降移動するピストンに形成されたカムによりチャックアームに配設されたカムローラを動作させ、チャックアームを回動させてキャップを把持する構成とは大きく異なる機構となっている。

すなわち、従来のキャップチャック機構は、カムが移動し、カムローラが配設されたチャックアームが回動支点を介してチャック本体に対して固定されているのに対し、本発明のキャップチャック機構は、カムが固定され、カムフォロアが配設されたチャックアームが回動支点を介してチャック本体に対して相対的に移動可能に配設されている。

そして、このような構成を備えた本発明のキャップチャック機構によれば、圧力供給通路から圧力室への流体の供給を制御し、圧力室内の圧を変化させることでチャックアームを開閉動作させながら前記昇降方向に進退移動させることが可能となる。このチャックアームの進退移動（大きなストローク）により、従来のキャップチャック機構の昇降移動量では把持できなかった、把持位置がキャップの上面から離間しているような特殊形状キャップもその把持位置を確実に把持することができるようになった。また、短円筒状のキャップの場合には、キャップチャック機構の昇降移動なしで、チャックアームの進退移動のストロークのみでも保持することも可能となる場合もある。

そして、このようにチャックアームの進退移動によって、キャップチャック機構の昇降移動による移動量を抑えることが可能となる。

また、本発明のキャッピング装置は、駆動源により回転する回転軸体を有する装置本体と、前記回転軸体と一体に回転可能に回転軸体の軸回りに保持された請求項１に記載のキャップチャック機構と、キャップチャック機構を昇降させるキャップチャック昇降機構と、キャップチャック機構を回転させるキャップチャック回転機構とを備え、前記キャップチャック機構の平面視における周回経路上のキャップ受取領域において把持したキャップを、前記周回経路上の巻締め領域において容器に巻締めるキャッピング装置であって、前記キャップチャック昇降機構は、前記回転軸体の軸回りに固定配設されたカム溝と、キャップチャック機構に設けられ、前記カム溝に沿って移動するカムフォロアとを備え、前記カム溝は、前記チャック本体を、前記キャップチャック機構の平面視における周回経路上に形成されたキャップ受取領域および巻締め領域におけるキャップチャック機構の駆動に応じた高さ位置へ案内するように形成されていることを特徴とする。

本発明のキャッピング装置によれば、カム溝とカムとの係合により、キャップチャック機構を昇降させることができるとともに、その昇降量をキャップチャック機構におけるチャックアームの昇降方向における進退量で補いつつ、特殊形状キャップであっても迅速かつ確実にキャッピングを行うことが可能となる。

このように、本発明のキャップチャック機構並びにキャッピング装置によれば、一般的なキャップはもとより、特殊形状キャップであっても迅速かつ確実に把持し、キャッピング等の作業に供することが可能となる。

本発明の一実施形態のキャップチャック機構の構成を示す概略断面図であり、左はチャックアームを閉じた状態、右はチャックアームを開いた状態を示す。図１のキャップチャック機構を用いたキャップを把持する動作の説明図図１のキャップチャック機構を用いたキャッピング装置の構成を示す概略図図３のキャッピング装置の配置構成を示す概略図従来のキャップチャック機構の構成を示す概略断面図であり、左はチャックアームを閉じた状態、右はチャックアームを開いた状態を示す。キャップチャック機構が把持するキャップの形状例（Ａ〜Ｄ）

図１に示すように、本実施形態のキャップチャック機構１は鉛直方向に昇降可能とされ、キャップＫを把持する複数本のチャックアーム８０を備えるチャック本体５１を有しており、チャック本体５１内に形成された空間部７０には、常にはチャック本体５１の内底部との間に配設された付勢部材７１によって空間部７０内を上方へ付勢されている移動体７３が配設されている。

移動体７３は、空間部７０の内周面に摺接して鉛直方向に移動自在とされた移動体本体７４と、この移動体本体７４に連接され、チャック本体５１の周壁に開口させたチャックアーム用開口５３内を鉛直方向に移動自在に配置される移動体袖部７５とを有している。移動体袖部７５は移動体本体７４の外周に等間隔にチャックアーム８０の配設数に応じて設けられており、各移動体袖部７５にはチャックアーム８０が１本ずつ接続されている。

チャックアーム８０はチャックアーム本体８１を有しており、チャックアーム本体８１の上端部にはローラ状のカムフォロア８２が配設され、チャック本体５１の下方に延出させる下端部にはキャップＫを把持するキャップ把持部８３が形成されている。そして、このチャックアーム本体８１の中間部にはアーム袖部８４が形成されており、チャックアーム８０は移動体袖部７５にアーム袖部８４を水平軸８５で軸支させることで、チャック本体５１に外周の周方向に等間隔で、かつ、チャックアーム本体８１をチャック本体５１の中心から径方向（放射方向）に回動自在に配設されている。また、水平軸８５により回動自在とされたチャックアーム本体８１には、常には、その下端部を拡開させる方向に付勢する付勢部材としてのガータスプリング５６が設けられている。

また、チャック本体５１内に形成された空間部７０内の上端側には移動体７３を下方へ摺動移動させるための圧力が供給される圧力室６０が形成されている。圧力室６０には圧力供給通路６１が連通されており、圧力室６０への空気圧等の圧力の供給を制御することにより、チャックアーム８０が接続された移動体７３を空間部７０内において鉛直方向に摺動可能に構成されている。

ここで、チャック本体５１の外周壁には、カムフォロア８２が摺接するカム部５４が形成されている。本実施形態のキャップチャック機構１において、カム部５４は、移動体７３が空間部７０において付勢部材７１に付勢されて上方へ位置しているときにはチャックアーム８０がその下端部を拡開させ、圧力室６０に圧力が供給されて移動体７３が付勢部材７１の付勢力に抗して下方へ移動するに従ってチャックアーム８０が水平軸８５を中心として回動してその下端部を閉じ、空間部７０内の最下位へ移動体が到達した時には、キャップ把持部８３をキャップＫの外周の把持位置に圧設させる形状に設計されている。

また、このチャック本体５１の下面の中央部には把持するキャップＫの頂部に当接させてキャップＫの位置決めに寄与するキャップ当接部材６２が設けられている。

次に、このように構成された本実施形態のキャップチャック機構１においてキャップＫの受渡位置に供給されたキャップＫを保持する場合の動作を図２を用いて説明する。

本実施形態のキャップチャック機構１は、圧力室６０に空気圧等の圧力が供給されていない場合には、ガータスプリング５６の付勢力によってチャックアーム８０は下端部を拡開した状態となっている（図２（ア）参照）。

この状態で、図示しないキャップチャック昇降機構によりキャップチャック機構１を鉛直方向に下降させ、拡開した複数本のチャックアーム８０に囲まれたキャップ保持空間にキャップＫを位置させ、その頂部にキヤツプ当接部材６２を当接させるようにする。それとともに、圧力室６０内に圧力を供給し、移動体７３を空間部７０内において下方向へ摺動させ、進出（下方へ移動）させる。この移動体７３の進出によってチャック本体５１の外周に形成されたカム部５４に沿ってカムフォロア８２が移動することにより、チャックアーム本体８１はガータスプリング５６の付勢力に抗して水平軸８５を中心として回動してその下端部を閉じ、最終的には、キャップ把持部８３をキャップＫの外周の把持位置に圧設させ、キャップＫを把持する（図２（イ）参照）。

続いて、移動体７３を下方向へ突出させた状態を保持したまま、キャップチャック機構１を鉛直方向に上昇させ、所望の工程へ搬送する（図２（ウ）参照）。その後、把持したキャップＫは、圧力室６０への圧力を元に戻し、付勢部材７１の付勢力により移動体７３を空間部７０内において上方向へ摺動させ、後退（上方へ移動）させることでチャックアーム８０の下端部を拡開させて離せばよい。

このように、本実施形態のキャップチャック機構１によれば、チャックアーム８０をチャック本体５１から進退移動させること、換言すれば、チャックアーム本体８０のストロークを伸ばすことが可能となる。チャックアーム８０が進出することでキャップ保持空間は高さ方向に大きい空間となるので、特殊形状キャップＴＫであってもキャップ保持空間に収容することができ、特殊形状キャップＴＫの外周に形成された把持位置をキャップ把持部８３で確実に把持することができるものとなる。

そして、このようにチャックアーム８０が進退移動することで、水平移動で搬送される高さの高い特殊形状キャップＴＫをチャック本体５１の中心下に合わせて位置させる際に必要となる、チャックアーム８０の下の高さ寸法は、単に長いチャックアームを用いたキャップチャック機構を用いる場合に比較して格段に短くて済む。よって、キャップチャック機構１を昇降移動させるための機構も大きなものは必要とせず、その昇降のための時間もかからないので、作業効率の向上も叶うものとなる。

ここで、本実施形態のキャップチャック機構１はキャッピング装置９０に組み込んで使用することができる。図３に示すキャッピング装置９０は、駆動源（不図示）により回転する回転軸体９１を基台９３上に有する装置本体９２と、回転軸体９１と一体に回転可能に回転軸体９１の軸回りに保持された前述の構成のキャップチャック機構１と、キャップチャック機構１を昇降させるキャップチャック昇降機構９４、並びにキャップチャック機構１を回転させるキャップチャック回転機構９５とを備えている。

基台９３の上方には回転軸体９１と同心とされた円環状の容器搬送経路９６が、キャップチャック機構１の平面視における周回経路９７と対向させて設けられている。

キャップチャック機構１の平面視における周回経路９７上には、図４に示すように、キャップ供給手段９８から搬送されてくるキャップＫを１つずつキャップチャック機構１のチャックアーム８０に受け渡すキャップ受取領域（位置）Ａと、そのキャップＫを容器搬送経路９６を搬送される容器に巻締める巻締め領域Ｂが形成されており、キャップチャック機構１は、回転軸体９１の回転に伴い、キャップ受取領域ＡでキャップＫを把持し、巻締め領域Ｂで容器の口頚部にキャップＫを嵌めて巻締める。その後、キャップＫの把持を開放し、再びＡのキャップ受取領域に戻り、次のキャップＫを把持する。

なお、容器は容器供給手段９９により、Ｂで示す巻締め領域の上流側において容器搬送経路９６へ供給され、キャップＫが施された後、容器回収手段１００により回収される。

なお、図３に示すように、キャップＫの受取位置Ａは、容器の高さよりも高い位置とされており、各手段や部品の緩衝が回避されている。

そして、本実施形態のキャッピング装置９０においては、キャップチャック昇降機構９４は、回転軸体９１の軸回りに固定配設されたカム溝１０１と、キャップチャック機構１に一体に設けられ、カム溝１０１に沿って移動するカムフォロア１０２とを有し、カム溝１０１は、キャップチャック機構１を周回経路上に形成されたキャップＫの受取領域Ａおよび巻締め領域Ｂにおけるキャップチャック機構１の駆動に応じた高さ位置へ案内するように形成されている。

このように、本実施形態のキャップチャック機構１を組み込んだキャッピング装置９０においては、装置本体９２に固定配置されたカム溝１０１と、回転軸体９１の回転に伴って周回移動するキャップチャック機構１に配設されたカムフォロア１０２との係合により、キャップチャック機構１を昇降させることができるとともに、そのキャップチャック昇降機構９４によるチャックアーム８０の昇降量を、キャップチャック機構１のチャックアーム８０の昇降方向における進退量（ストローク）を考慮して調整することができるので、カム溝の形状自体を、高さ方向の起伏変化の小さいものとすることができる（図２参照）。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できる。

１キャップチャック機構
５１チャック本体
５３チャックアーム用開口
５４カム部
５６ガータスプリング
６０圧力室
６１圧力供給通路
６２キャップ当接部材
７０空間部
７１付勢部材
７３移動体
７４移動体本体
７５移動体袖部
８０チャックアーム
８１チャックアーム本体
８２カムフォロア
８３キャップ把持部
８５水平軸
９０キャッピング装置
９１回転軸体
９２装置本体
９３基台
９４キャップチャック昇降機構
９５キャップチャック回転機構
９６容器搬送経路
９７キャップチャック機構の周回経路
９８キャップ供給手段
９９容器供給手段
１００容器回収手段
１０１カム溝
１０２カムフォロア
Ｋキャップ
ＫＨキャップ本体
Ｆ蓋部
Ｈヒンジ
Ｎノズル部
ＴＫ特殊形状キャップ

Claims

鉛直方向に昇降可能とされたチャック本体にキャップを保持する複数のチャックアームが配設されたキャップチャック機構であって、
チャック本体に形成された空間部内において鉛直方向に摺動自在とされた移動体本体と、前記移動体本体に連接され、チャック本体に開口させたチャックアーム用開口部を鉛直方向に移動自在に配置される移動体袖部とを有し、常には付勢部材により前記空間部内上方へ付勢される移動体と、
上端部にはチャック本体の外周壁に形成されたカム部に摺動するカムフォロアが配設され、チャック本体の下方に延出させる下端部にはキャップを把持するキャップ把持部が配設されたチャックアーム本体を有し、チャックアーム本体の中間部に形成したアーム袖部を水平軸で前記移動体袖部に軸支させることにより、前記チャック本体の外周に等間隔、かつ、チャック本体の中心から径方向に回動自在に設けられるとともに、常には、付勢部材によつて下端部を拡開させる方向に付勢される複数本のチャックアームと、を備えており、
チャック本体内の前記空間部内の上端側には移動体を下方へ摺動移動させるための圧力が供給される圧力室が形成され、前記圧力室には圧力供給通路が連通されていることを特徴とするキャップチャック機構。
駆動源により回転する回転軸体を有する装置本体と、前記回転軸体と一体に回転可能に回転軸体の軸回りに保持された請求項１に記載のキャップチャック機構と、キャップチャック機構を昇降させるキャップチャック昇降機構と、キャップチャック機構を回転させるキャップチャック回転機構とを備え、前記キャップチャック機構の平面視における周回経路上のキャップ受取領域において把持したキャップを、前記周回経路上の巻締め領域において容器に巻締めるキャッピング装置であって、
前記キャップチャック昇降機構は、前記回転軸体の軸回りに固定配設されたカム溝と、前記キャップチャック機構に設けられ、前記カム溝に沿って移動するカムフォロアとを備え、前記カム溝は、前記チャック本体を、前記キャップチャック機構の平面視における周回経路上に形成されたキャップ受取領域および巻締め領域におけるキャップチャック機構の駆動に応じた高さ位置へ案内するように形成されていることを特徴とするキャッピング装置。