JP2021031065A - キャップ巻締機 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスペンサは回転させずにキャップのみを回転させてディスペンサ付きキャップを容器へ締め付けるのに適したキャップ巻締機を提供する。【解決手段】キャップ巻締機１は、メインフレーム１０と、締付アーム２０と、ガイド軸部４０と、スライダ５０と、エアチャンバ７０と、コイルスプリング６０と、を有する。カム２３がスライダ５０のカム面５２に沿って移動することで、締付ローラ２２が閉状態と開状態と、とを取ることができる。エアチャンバ７０に高圧空気を導入しない状態では、コイルスプリング６０によりスライダ５０が上方に押し上げられ、締付ローラ２２は開状態とされる。エアチャンバ７０に高圧空気を導入した状態では、コイルスプリング６０に抗してスライダ５０が下方へ押し下げられ、締付ローラ２２が閉状態とされる。コイルスプリング６０の少なくとも一部が、カム面５２よりも内側でガイド軸部４０の周囲に設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、キャップ巻締機に関する。

特許文献１などにより、キャップを容器に取り付けるキャップ巻締機が知られている。

特開2018-193087号公報

特許文献１のキャップ巻締機は、ディスペンサ付きキャップを容器に取り付ける際にディスペンサを回転させる締付チャックを備えている。特許文献１の装置においては、上部に設けられた回転駆動源の回転力を下部に設けられた締付チャックへ伝達する回転軸部が、装置の上部から下部に向かって延びている。
本発明は、ディスペンサは回転させずにキャップのみを回転させてディスペンサ付きキャップを容器へ締め付けるのに適したキャップ巻締機を提供する。

本発明に係るキャップ巻締機は、
メインフレームと、
前記メインフレームに揺動可能に支持され、ディスペンサ付きキャップを容器に締め付ける締付ローラを有する一対の締付アームと、
上下方向に延びて、前記メインフレームに回転可能に支持された回転軸部と、
前記回転軸部より下方で前記メインフレームに対して回転不可能に支持されたガイド軸部と、
前記ガイド軸部に沿って前記メインフレームに対して上下方向に移動し、外周面にカム面を備えたスライダと、
前記メインフレームと前記スライダの間に形成されたエアチャンバと、
前記エアチャンバに高圧空気を導入可能な圧力源と、
前記ガイド軸部に設けられたフランジ部と前記スライダとの間に設けられ、前記スライダを常時上方に付勢するコイルスプリングと、を有し、
前記締付アームはそれぞれ、
前記締付アームの上部に設けられたカムと、
前記カムよりも下方に設けられ、水平方向に延び、前記メインフレームに揺動可能に支持されるアーム揺動軸部と、
前記アーム揺動軸部より下方に設けられ、ディスペンサ付きキャップのキャップ部に接触してキャップ部を容器へ締め付ける前記締付ローラと、
前記回転軸部の回転力を前記締付ローラに伝達する回転伝達機構と、を有し、
前記カムが前記スライダの前記カム面に沿って移動することで、前記締付アームの下部に設けられた前記締付ローラが、キャップ部に接触する閉状態と、キャップ部から離間した開状態と、とを取ることができ、
圧力源から前記エアチャンバに高圧空気を導入しない状態では、前記コイルスプリングにより前記スライダが上方に押し上げられ、前記締付ローラは開状態とされ、
前記圧力源から前記エアチャンバに高圧空気を導入した状態では、前記コイルスプリングに抗して前記スライダが下方へ押し下げられ、前記締付ローラが閉状態とされ、
前記コイルスプリングの少なくとも一部が、前記カム面よりも内側で前記ガイド軸部の周囲に設けられている。

本発明によれば、ディスペンサは回転させずにキャップのみを回転させてディスペンサ付きキャップを容器へ締め付けるのに適したキャップ巻締機が提供される。

本発明の実施形態の一例に係る開状態におけるキャップ巻締機の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。 閉状態におけるキャップ巻締機の図２に対応する図である。 図４のＶ−Ｖ矢視図である。 本発明の変形例に係るキャップ巻締機の開状態を示す図である。 本発明の変形例に係るキャップ巻締機の閉状態を示す図である。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態の一例に係るキャップ巻締機１の断面図である。図１に示すようにキャップ巻締機１は、ディスペンサ付きキャップ２を図示せぬ容器へ取り付ける。ディスペンサ付きキャップ２は、上部に設けられたディスペンサ部３と、下部に設けられたキャップ部４を備えている。キャップ部４は、ディスペンサ部３に対して相対回転可能とされている。キャップ巻締機１は、ディスペンサ部３を保持し、キャップ部４を回転させて容器の上部に設けられたねじ部に取り付ける。

キャップ巻締機１はディスペンサ付きキャップ２を把持した状態で待機している。このキャップ巻締機１の下方に、ベルトコンベアなどの搬送手段を介して容器が運ばれてくる。キャップ巻締機１に対して容器が所定の位置に位置決めされ、容器が所定の向きで置かれると、キャップ巻締機１が下降してディスペンサ付きキャップ２を容器に取り付ける。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図２に示すようにキャップ巻締機１は、メインフレーム１０と、一対の締付アーム２０と、回転軸部３０と、ガイド軸部４０と、スライダ５０と、コイルスプリング６０を備えている。

締付アーム２０は、アーム揺動軸部２１回りに揺動可能にメインフレーム１０に取り付けられている。締付アーム２０はおよそ上下方向に延びる長尺の部材である。締付アーム２０の下部に、締付ローラ２２が設けられている。この締付ローラ２２がキャップ部４に接触し、キャップ部４を回転させることでディスペンサ付きキャップ２を容器に締め付ける。締付アーム２０には一対の締付ローラ２２が設けられている。キャップ巻締機１は４つの締付ローラ２２を有している。

図２に示すように、メインフレーム１０の上部には、上下方向に延びる回転軸部３０が回転可能に支持されている。回転軸部３０は下部でスラスト軸受３１で支持され、中部でアキシャル軸受３２で支持されている。この回転軸部３０は、図示せぬ駆動源により回転される。回転軸部３０は、後述する回転伝達機構２４の歯車２４１と噛み合っている。回転軸部３０が回転すると、回転伝達機構２４を介して締付ローラ２２が回転する。

ガイド軸部４０は、回転軸部３０の下部に設けられている。図示の例ではガイド軸部４０は、回転軸部３０と同軸に設けられている。ガイド軸部４０は、メインフレーム１０に対して回転不可能に支持されている。

具体的には、図１に示したようにガイド軸部４０にはフランジ部４１が設けられている。メインフレーム１０の下部には、水平方向に延びるアームホルダ１１が設けられている。アームホルダ１１は、水平方向に延びるねじ１１ａによってメインフレーム１０にねじ止めされている。アームホルダ１１には上下方向に貫通する貫通穴１１ｂが設けられている。このアームホルダ１１の貫通穴１１ｂにガイド軸部４０の下部が差し込まれ、ガイド軸部４０のフランジ部４１がアームホルダ１１の上面に接している。さらに、ガイド軸部４０の底面は、ディスペンサ把持部９０と接触している。ディスペンサ把持部９０からガイド軸部４０の底面へ向かって下方から上方に向かってねじ９１がねじ込まれている。このねじ９１により、ディスペンサ把持部９０とアームホルダ１１とガイド軸部４０とが一体化されている。つまり、ガイド軸部４０は、アームホルダ１１を介してメインフレーム１０に移動不可能に固定されている。

なお本実施形態においては、ディスペンサ把持部９０には、ディスペンサ部３の頭部に対応する形状の凹部が設けられている。この凹部は、ディスペンサ部３を誘い込むように下方に向かって広がるテーパ状とされている。

スライダ５０は、上下方向に延びる貫通穴５１を備えている。この貫通穴５１にガイド軸部４０が挿入されている。スライダ５０はガイド軸部４０に沿ってメインフレーム１０に対して上下方向に相対変位可能である。スライダ５０は外周面にカム面５２を備えている。

スライダ５０とガイド軸部４０のフランジ部４１との間にコイルスプリング６０が設けられている。コイルスプリング６０の下部はメインフレーム１０に固定されたガイド軸部４０のフランジ部４１に接触している。コイルスプリング６０の上部はスライダ５０に接触している。コイルスプリング６０は常時、スライダ５０を上方に押し上げる力をスライダ５０に付与している。つまり、通常状態では、スライダ５０はコイルスプリング６０によって上方へ押し上げられている。

図２に示したように、締付アーム２０は各々、アーム揺動軸部２１と、締付ローラ２２と、カム２３を備えている。さらに図３に示すように、締付アーム２０は、回転伝達機構２４を備えている。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。１つの締付ローラ２２に対して１つの回転伝達機構２４が設けられている。つまりキャップ巻締機は４つの回転伝達機構２４を有している。

回転伝達機構２４は、回転軸部３０の回転を締付ローラ２２へ伝達する。回転伝達機構２４は、回転軸部３０と噛み合う歯車２４１と、第一軸部２４２と、第一自在接手２４３と、第二軸部２４４と、第二自在接手２４５と、第三軸部２４６を備えている。第一軸部２４２は歯車２４１に固定されており、歯車２４１とともに回転する。第一自在接手２４３および第二自在接手２４５はいわゆるユニバーサルジョイントである。第一自在接手２４３は第一軸部２４２の下部と第二軸部２４４の上部を接続し、第一軸部２４２の回転を第二軸部２４４へ伝達する。第二自在接手２４５は第二軸部２４４の下部と第三軸部２４６の上部を接続し、第二軸部２４４の回転を第三軸部２４６へ伝達する。第三軸部２４６は締付ローラ２２に固定されている。第三軸部２４６が回転すると締付ローラ２２も回転する。

上述したように締付アーム２０はアーム揺動軸部２１回りに揺動可能にメインフレーム１０に支持されている。このアーム揺動軸部２１より上方にカム２３が設けられ、アーム揺動軸部２１より下方に締付ローラ２２が設けられている。上方に設けられたカム２３が水平方向に変位すると、下方に設けられた締付ローラ２２がカム２３の移動方向と反対方向へ水平方向に変位する。つまりスライダ５０の上下方向の変位に伴い、カム２３がスライダ５０のカム面５２に沿って移動すると、締付ローラ２２がキャップ部４から離間した開状態（図１から図３に示した状態）と、締付ローラ２２がキャップ部４に接触する閉状態（図４に示す状態）とを取ることができる。

締付アーム２０のアームフレーム２５にアーム揺動軸部２１と第三軸部２４６とが取り付けられている。カム２３のカム面との接触によりアーム揺動軸部２１回りにアームフレーム２５が回転しても、第一自在接手２４３と第二自在接手２４５とによって、回転軸部３０からの回転力が締付ローラ２２に伝達され続ける。

図４は、閉状態におけるキャップ巻締機１の図２に対応する図である。図４に示すように、スライダ５０のカム面５２は上方で大径、下方で小径となるような傾斜面とされている。図２から図４に示す状態に変位する際、スライダ５０が下降すると締付アーム２０のカム２３がカム面５２を上り、締付ローラ２２はディスペンサ把持部９０に把持されたディスペンサ付きキャップ２へ向かって変位する。

スライダ５０は、エアチャンバ７０に高圧空気が導入されることで下方へ変位する。スライダ５０の上面５０ａとメインフレーム１０との間には、Ｏリングなどの封止部材７１で気密に封止されたエアチャンバ７０が設けられている。ガイド軸部４０はこのエアチャンバ７０を貫通している。エアチャンバ７０には図示しない圧力源に接続されている。圧力源からエアチャンバ７０へ高圧空気が導入されると、スライダ５０はコイルスプリング６０により付与される上方へ押し上げる力に抗して下方へ変位し、図４に示す開状態となる。

図５は、図４のＶ−Ｖ線矢視図である。図５に示したように閉状態において、ディスペンサ付きキャップ２のキャップ部４に４つの締付ローラ２２が接触し、４つの締付ローラ２２が同期して同じ方向に回転し、キャップ部４が回転して容器に取り付けられる。

図４に戻り、このように構成されたキャップ巻締機１において、コイルスプリング６０の少なくとも一部がカム面５２よりも内側でガイド軸部４０の周囲に設けられている。コイルスプリング６０はバネ収容部に収容されている。バネ収容部は、ガイド軸部４０の軸部４５、ガイド軸部４０のフランジ部４１、スライダ５０の下面に設けられた収容凹部５５で形成されている。

収容凹部５５はスライダ５０の下面からガイド軸部４０の軸部４５に沿って下方に突き出た第一部５６と、内周スリーブから外周側にコイルスプリング６０を収容できる程度の空間を隔てた位置でスライダ５０の仮面から下方に向かって突き出た第二部５７との間に形成されている。第二部５７はカム面５２よりも回転軸部３０の軸線に近い側（内側）に設けられている。第二部５７は第一部５６よりも下方に向かって突き出し、ガイド軸部４０のフランジ部４１に突き当てられている。コイルスプリング６０の上部の内周面はスライダ５０の第一部５６の外周面に接触可能である。コイルスプリング６０の下部の内周面はガイド軸部４０の軸部４５に部材を介さずに直接向かい合っている。コイルスプリング６０の下部の内周面とガイド軸部４０の軸部４５との離間距離は、コイルスプリング６０の上部の内周面と第一部５６との離間距離よりも長くなっている。

本発明とは異なり特許文献１のキャップ巻締機は、ディスペンサ付きキャップを容器に取り付ける際にディスペンサ部を回転させる締付チャックを備えている。特許文献１の装置においては、上部に設けられた回転駆動源の回転力を下部に設けられた締付チャックへ伝達する回転軸部が、装置の上部から下部に向かって延びている。

一方で本実施形態のキャップ巻締機１は、ディスペンサ部３を回転させずにキャップ部４のみを回転させてディスペンサ付きキャップ２を容器に取り付ける装置に関する。本実施形態のキャップ巻締機１おいては、ディスペンサ部３を回転させる必要がないので、回転軸部３０の下方には回転しないガイド軸部４０が設けられている。回転しないガイド軸部４０とスライダ５０とは単に上下方向に相対変位する。ガイド軸部４０とスライダ５０との間に設けられたＯリングなどの封止部材７１に回転方向の力が作用しないので、封止部材７１の摩耗を抑制できる。

また特許文献１においては、回転する回転軸部３０の周囲にコイルスプリング６０を配置してしまうと、回転軸部３０の回転時にコイルスプリング６０がともに回転し、異音が発生してしまう。このため、特許文献１においては、コイルスプリング６０が回転軸部３０に接触しないように、コイルスプリング６０をカム面５２よりも外側に設けていた。
特許文献１とは異なり、本実施形態のキャップ巻締機１によれば、スライダ５０を上方へ付勢するコイルスプリング６０の少なくとも一部がカム面５２よりも内側でガイド軸部４０の周囲に設けられている。ガイド軸部４０が回転しないため、ガイド軸部４０の周囲に直接コイルスプリング６０を設けても異音が生じない。さらにコイルスプリング６０を内側に配置することができ、装置の横方向の寸法を小型化できる。
このように本実施形態のキャップ巻締機１によれば、封止部材７１の摩耗が少なくかつ横方向に小型の、キャップ部４のみを回転させてディスペンサ付きキャップ２を容器に取り付けることに適したキャップ巻締機１が提供される。

また本実施形態のキャップ巻締機１においては、スライダ５０の下面にコイルスプリング６０の上部を収容する収容凹部５５が設けられている。これにより、コイルスプリング６０の搭載位置が安定し、ずれにくいので、コイルスプリング６０がスライダ５０を押す力が安定する。

さらに本実施形態のキャップ巻締機１によれば、ガイド軸部４０はクッションボール８０と、クッションボール８０を横方向に変位可能に収容する収容部８１と、収容部８１内でクッションボール８０を締付アーム２０に向かって付勢するクッションスプリング８２を有する。
締付アーム２０を高速へ開状態から閉状態へ変位させても、締付アーム２０を開状態から閉状態へ変位させる際に、締付アーム２０が最初にクッションボール８０へぶつかった後に、締付ローラ２２がキャップ部４に接触する。このため、締付アーム２０の閉状態から開状態への変位を高速で行っても締付アーム２０からキャップ部４へ大きな衝撃力が作用しにくいため、締付アーム２０を高速で動作させることができる。

なお上述した実施形態においては、ディスペンサ把持部９０が凹部として形成された例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図６は、本発明の変形例に係るキャップ巻締機１Ａの開状態を示す図である。図７は、本発明の変形例に係るキャップ巻締機１Ａの閉状態を示す図である。

図６および図７に示すように、ガイド軸部４０の下部には、ディスペンサ付きキャップ２に接触可能な平坦面の底面９１ａを有するディスペンサ接触部９１が設けられている。一対の締付アーム２０にはそれぞれ、ディスペンサ付きキャップ２の側面に向かって突出するストッパ９２が設けられている。このストッパ９２の基部は締付アーム２０のフレーム２５に固定されている。ストッパ９２の先端部にはゴムキャップ９３が被せられている。閉状態において、一対のストッパ９２の先端部同士の離間距離は、およそディスペンサ部３の幅寸法となっている。

図６に示す開状態から図７に示す閉状態に移行する際に、一対のストッパ９２の先端部のゴムキャップ９３がディスペンサ部３に接触し、ディスペンサ部３を回転軸部３０の軸線の直下まで導く。つまり開状態から閉状態に移行する際に、一対のストッパ９２はそれぞれディスペンサ付きキャップ２の側面に接触してディスペンサ付きキャップ２を所定の位置に位置決めするように構成されている。これにより、ディスペンサ付きキャップ２がキャップ巻締機１Ａに対して位置がずれていたとしても、一対のストッパ９２がディスペンサ付きキャップ２を所定の位置まで移動させることができる。

１，１Ａ キャップ巻締機
２ ディスペンサ付きキャップ
３ ディスペンサ部
４ キャップ部
１０ メインフレーム
１１ アームホルダ
１１ａ 貫通穴
２０ 締付アーム
２１ アーム揺動軸部
２２ 締付ローラ
２３ カム
２４ 回転伝達機構
３０ 回転軸部
３１ スラスト軸受
３２ アキシャル軸受
４０ ガイド軸部
４１ フランジ部
４５ 軸部
５０ スライダ
５０ａ 上面
５１ 貫通穴
５２ カム面
５５ 収容凹部
５６ 第一部
５７ 第二部
６０ コイルスプリング
７０ エアチャンバ
７１ 封止部材
８０ クッションボール
８１ 収容部
８２ クッションスプリング
９０ ディスペンサ把持部
９１ ディスペンサ接触部
９２ ストッパ
９３ ゴムキャップ
２４１ 歯車
２４２ 第一軸部
２４３ 第一自在接手
２４４ 第二軸部
２４５ 第二自在接手
２４６ 第三軸部

Claims (4)

1. メインフレームと、
   前記メインフレームに揺動可能に支持され、ディスペンサ付きキャップを容器に締め付ける締付ローラを有する一対の締付アームと、
   上下方向に延びて、前記メインフレームに回転可能に支持された回転軸部と、
   前記回転軸部より下方で前記メインフレームに対して回転不可能に支持されたガイド軸部と、
   前記ガイド軸部に沿って前記メインフレームに対して上下方向に移動し、外周面にカム面を備えたスライダと、
   前記メインフレームと前記スライダの間に形成されたエアチャンバと、
   前記エアチャンバに高圧空気を導入可能な圧力源と、
   前記ガイド軸部に設けられたフランジ部と前記スライダとの間に設けられ、前記スライダを常時上方に付勢するコイルスプリングと、を有し、
   前記締付アームはそれぞれ、
   前記締付アームの上部に設けられたカムと、
   前記カムよりも下方に設けられ、水平方向に延び、前記メインフレームに揺動可能に支持されるアーム揺動軸部と、
   前記アーム揺動軸部より下方に設けられ、ディスペンサ付きキャップのキャップ部に接触してキャップ部を容器へ締め付ける前記締付ローラと、
   前記回転軸部の回転力を前記締付ローラに伝達する回転伝達機構と、を有し、
   前記カムが前記スライダの前記カム面に沿って移動することで、前記締付アームの下部に設けられた前記締付ローラが、キャップ部に接触する閉状態と、キャップ部から離間した開状態と、とを取ることができ、
   圧力源から前記エアチャンバに高圧空気を導入しない状態では、前記コイルスプリングにより前記スライダが上方に押し上げられ、前記締付ローラは開状態とされ、
   前記圧力源から前記エアチャンバに高圧空気を導入した状態では、前記コイルスプリングに抗して前記スライダが下方へ押し下げられ、前記締付ローラが閉状態とされ、
   前記コイルスプリングの少なくとも一部が、前記カム面よりも内側で前記ガイド軸部の周囲に設けられている、キャップ巻締機。
2. 前記スライダの下面に前記コイルスプリングの上部を収容する収容凹部が設けられている、請求項１に記載のキャップ巻締機。
3. 前記ガイド軸部は、クッションボールと、前記クッションボールを横方向に変位可能に収容する収容部と、前記収容部内で前記クッションボールを前記締付アームに向かって付勢するクッションスプリングを有する、請求項１に記載のキャップ巻締機。
4. 前記ガイド軸部の下部には、前記ディスペンサ付きキャップに接触可能な平坦面の底面を有するディスペンサ接触部が設けられており、
   一対の前記締付アームにはそれぞれ、前記ディスペンサ付きキャップの側面に向かって突出するストッパが設けられており、
   前記開状態から前記閉状態に移行する際に、一対の前記ストッパはそれぞれ前記ディスペンサ付きキャップの側面に接触して前記ディスペンサ付きキャップを所定の位置に位置決めするように構成されている、請求項１に記載のキャップ巻締機。

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