JP2021142554A - 巻締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャックユニットの機内ハウジングから巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができ、潤滑油による汚染のある不良製品の発生を防止すると供に、発熱による熱伸びを排除し巻締め寸法を精度良く維持することが可能な巻締め装置の提供。【解決手段】 巻締め装置１００は、缶Ｃの上部に載置された蓋Ｆを位置決めするチャックユニット３２０と、蓋を缶に巻締めるシーミングユニット４１０とを備えた巻締め装置であって、前記チャックユニットは、下端部に蓋を位置決めするチャック３２１が装着されたスピンドル３２５と、前記スピンドルを機体ハウジング内において回転自在に支持するとともに潤滑油によって潤滑される軸受３２６と、前記軸受よりも下方位置において前記スピンドルと前記機体ハウジングとの間をシールするための非接触式のオイルシール機構とを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、アルミ缶、スチール缶等に飲料等を缶詰めする巻締め装置におけるチャックユニットのスピンドル軸の構造に特徴を有する巻締め装置に関する。

従来、飲料などが充填された缶を載置する缶載置ユニットと、缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングロールを備えた巻締め装置は公知である。
公知の巻締め装置は、例えば、特許文献１に示すように、缶と蓋の巻締め工程を行うシーミングターレット（１）と、シーミングターレットに巻締め前の缶を供給する搬入コンベア（供給コンベヤ７）と、蓋を供給する蓋供給ユニットの蓋搬送ターレット（供給ターレット３）と、巻締め後の缶をシーミングターレットから搬出するディスチャージターレット（排出ターレット５）と、缶をさらにディスチャージターレットから外部に搬出する搬出コンベア（排出コンベヤ８）を備えている。
シーミングターレット、ディスチャージターレット及び蓋搬送ターレットには、それぞれ外周部に缶及び蓋を個別収容して搬送するポケット（嵌合凹部２、４、６）が設けられている。
シーミングターレットの各ポケットには、缶を載置する缶載置ユニット（リフター１７）と、缶載置ユニットに対向して設けられたチャックユニット（シーミングチャック装置１０）と、蓋を缶に巻締めるシーミングロール（１８、１９）が設けられている。
このように構成された巻締め装置では、各ターレット、各コンベアの速度及びタイミングをギヤ等で合わせ、各ポケットに配置された缶載置ユニット、チャックユニット及びシーミングユニットの動作を、ギヤ、カム機構等でシーミングターレットの回転と連動させることで、高速に搬送される缶及び蓋を受渡しながら連続的に巻締めることができる。

チャックユニットにおいては、下端部に蓋を位置決めするチャックが装着されたスピンドルが軸受を介して回転自在に設けられている。そして、近年、巻締め装置の高速化に伴ってチャックも高速回転されることが行われており、スピンドルを支持する軸受等の回転動作部は高速回転に耐え得るように潤滑油によって潤滑されている。

また、公知の巻締め装置は、例えば、特許文献２および特許文献３に示すように、回転動作部に供給された潤滑油は、缶等の容器や蓋を扱う巻締め作業空間に入り込むと缶や蓋あるいはその内容物が汚染されることになるので、このような潤滑油の巻締め作業空間への入り込みがないように、回転動作部を機内ハウジングで囲って、機内ハウジングの底部で使用済みの潤滑油を溜めることが行われている。機内ハウジングと回転動作部との間には、回転動作部の回転を可能にするために不可避的に嵌合隙間が存在するので、この嵌合隙間から潤滑油が漏れないよう、機内ハウジングと回転動作部との間にはＶ字形のゴム等で形成された接触式のオイルシールが設けられている。

しかしながら、回転軸に摺接する接触式オイルシールの特性上、回転動作部と機内ハウジングとの間を完全にシールすることは至難であり、長期間にわたって運転を継続する間には経年劣化等もあり嵌合隙間が流出経路となって潤滑油が漏れ出てしまうという問題があった。巻締め作業空間への潤滑油漏れが生じると、スピンドルの回転による遠心力によって飛散した潤滑油が缶を汚染し、大量の不良製品を発生させることになることから、滲みだし漏れ出た潤滑油を受け溜めて回収して排出することも提案されている。
また、回転軸に摺接するオイルシールの発熱によりチャックユニットを構成する部品の熱伸びが発生し、巻締め寸法が変化するという悪影響を与えるおそれがある。

特開昭６２−２４４５３７号公報 特開２００３−１３７３９２号公報 特開２００３−２００９１０号公報

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、その目的は、チャックユニットの機内ハウジングから巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができ、潤滑油による汚染のある不良製品の発生を防止すると供に、発熱による熱伸びを排除し巻締め寸法を精度良く維持することが可能な巻締め装置を提供することにある。

本発明の巻締め装置は、缶の上部に載置された蓋を位置決めするチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングユニットとを備えた巻締め装置であって、
前記チャックユニットは、下端部に蓋を位置決めするチャックが装着されたスピンドルと、前記スピンドルを機体ハウジング内において回転自在に支持するとともに潤滑油によって潤滑される軸受と、前記軸受よりも下方位置において前記スピンドルと前記機体ハウジングとの間をシールするための非接触式のオイルシール機構とを有することを特徴とすることにより、前記課題を解決するものである。

本発明の巻締め装置によれば、軸受よりも下方位置においてスピンドルと機体ハウジングとの間をシールするための非接触式のオイルシール機構とを有することにより、回転軸に摺接するシール部材を有さないので、高速で巻締めを行なっても接触式オイルシールの特性に縛られることなく経年劣化の影響を受けずに、チャックユニットの機内ハウジングから巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができ、潤滑油による汚染のある不良製品の発生を防止することができて高い生産性が得られる。また、チャックユニットを構成する部品の熱伸びの発生が回避されるので、巻締め寸法を精度良く維持することができる。
本発明に係るオイルシール機構が傘状のスリンガを有する構成によれば、軸受を潤滑して下方に流下した潤滑油を遠心力により容易に機内ハウジング内に連通する戻り流路に流すことができるので、確実に巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができる。
本発明に係るスリンガの下面に直線的な放射状または曲線的な放射状に伸びる溝が形成されている構成によれば、スリンガの下面側に流入した潤滑油を遠方の外方側に容易に案内することができて嵌合隙間から潤滑油が漏れることを抑止することができるので、確実に巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができる。
本発明に係るスリンガの上面から機内ハウジングに向かって潤滑油を遠心力により循環させる戻り流路を有する構成によれば、潤滑油を遠心力により容易に機内ハウジング内に戻すことができるので、確実に巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができる。

本発明の巻締め装置の停止時に潤滑油を機内ハウジング内下部に向かって流すドレーン構造を有する構成によれば、巻締め装置の停止した時に軸受に残留して流下してくる潤滑油を容易に機内ハウジング内に戻すことができるので、確実に巻締め作業空間への潤滑油の漏れを防止することができる。
本発明に係るスリンガの下方に液体侵入防止部材を有する構成によれば、軸受を潤滑して下方に流下した潤滑油の巻締め作業空間への漏れを防止することができるとともに、巻締め作業空間からの洗浄液や缶に充填される内容物の蒸気等の機内ハウジング内への侵入を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る巻締め装置の構成の一例を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る巻締め装置の構成の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る巻締め装置のチャックユニットの構成の一例を示す断面図。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る巻締め装置１００は、図１に示すように、缶Ｃと蓋Ｆの巻締め工程を行うシーミングターレット１０１と、シーミングターレット１０１に巻締め前の缶Ｃを未回転の状態で搬送供給する搬入コンベア１０２と、蓋Ｆを供給する蓋分離ユニット２１０及び蓋搬送ターレット２５０からなる蓋供給装置１０４と、巻締め後の缶ＣＭをシーミングターレット１０１から搬出するディスチャージターレット１０７と、缶ＣＭをさらにディスチャージターレット１０７から外部に搬出する搬出コンベア１０８を備えている。
シーミングターレット１０１、ディスチャージターレット１０７及び蓋搬送ターレット２５０には、それぞれ外周部に缶Ｃ、缶ＣＭ及び蓋Ｆを個別収容して搬送するポケットＰが設けられており、搬入コンベア１０２には、缶Ｃと個別に係合して搬送するアタッチメント１０３が設けられている。
シーミングターレット１０１、ディスチャージターレット１０７及び蓋搬送ターレット２５０の回転速度、搬入コンベア１０２のアタッチメント１０３の移動速度、及び、各ポケットＰ、アタッチメント１０３の連動タイミングは、各ターレット、コンベア間で缶Ｃ、缶ＣＭ及び蓋Ｆが円滑に受け渡されるように調整可能に設計されている。

缶Ｃと蓋Ｆの巻締め工程を行うシーミングターレット１０１は、図２に示すように、各ポケットＰにそれぞれ、缶Ｃを載置して回転させる缶載置ユニット３５０と、缶載置ユニット３５０に対向して設けられた、缶Ｃの上部に載置された蓋Ｆを位置決めするチャック３２１及び缶Ｃの上部に載置された蓋Ｆを押圧すべくチャック３２１内に上下動可能に嵌合しているノックアウトパッド３２２を有するチャックユニット３２０と、蓋Ｆを缶Ｃに巻締めるシーミングロール４５１，４５２を有するシーミングユニット４１０とを備えている。

シーミングターレット１０１は、センターシャフト１０９の周囲に中心軸Ｘが上下方向に伸びる状態で回転可能に配置され、シーミングターレット１０１の駆動機構１５１により回転駆動される。
蓋分離ユニット２１０、蓋搬送ターレット２５０、搬入コンベア１０２は、シーミングターレット１０１の駆動機構１５１から機械的に伝動機構を介して駆動される。

チャックユニット３２０は、センターシャフト１０９の周囲に中心軸Ｘが上下方向に伸びる状態で回転可能に等角度間隔に缶載置ユニットに対向して配置され、チャック３２１を下端に支持する回転軸の外面ギヤ３２３がセンターシャフト１０９に支持したサンギヤ３２４に噛合する。チャックユニット３２０は、センターシャフト１０９とセンターコラムの回転によって公転し、また、チャック３２１は、サンギヤ３２４と外面ギヤ３２３との噛合により自転する。
チャック３２１は上下方向に固定的かつ回転可能に設けられており、図２の中心軸Ｘの右側に示すように、缶載置ユニット３５０を上昇させて蓋Ｆを載置させた缶Ｃを、ノックアウトパッド３２２と缶載置ユニット３５０とによって挟持しながら、チャック３２１の下端外周面を嵌合させることにより、蓋Ｆのセンターリングを行なう。

チャックユニット３２０は、下端部に蓋Ｆを位置決めするチャック３２１が装着されたチャックスピンドル３２５を有する。チャックスピンドル３２５は、図３に示されるように、シーミングターレット１０１の中心軸Ｘを中心として回動するテーブル３２７の外周部を貫通孔３２７Ｈ内に軸受３２６を介して回転自在に等角度間隔で貫通して設けられている。各々のチャックスピンドル３２５は自転するとともにテーブル３２７によって公転される。
軸受３２６は、潤滑油によって潤滑される。そして、本実施形態の巻締め装置１００は、軸受３２６よりも下方位置においてチャックスピンドル３２５とテーブル３２７との間をシールするための非接触式のオイルシール機構を有し、これにより、機体ハウジング内と缶Ｃの巻締め作業空間Ｖとの間をシールしている。

オイルシール機構において、チャックスピンドル３２５の外周における軸受３２６の下方には、金属製の環状の傘状スリンガ３１１がチャックスピンドル３２５とともに回転するようチャックスピンドル３２５に嵌合して設けられている。傘状スリンガ３１１は、その上端面が軸受３２６の下部に位置するとともに、その傘状の下部がチャックスピンドル３２５の軸中心から径方向外下方に広がる状態に配置されている。
テーブル３２７の貫通孔３２７Ｈにおけるシーミングターレット１０１の中心軸Ｘから最も離間した位置には、テーブル３２７内を貫通する戻り流路３２９の一端（入口）が開口しており、戻り流路３２９の他端（出口）は、機内ハウジング内に連通している。戻り流路３２９は、傘状スリンガ３１１の上面から機内ハウジングに向かって潤滑油を遠心力により循環させるものであり、シーミングターレット１０１の中心軸Ｘの径方向外上方に向かって伸びる状態とされている。チャックスピンドル３２５の自転時においては、軸受３２６を潤滑した潤滑油が下方に流れて傘状スリンガ３１１の上面に当たり、その表面を半径方向外側に移動し、テーブル３２７の回転（シーミングターレット１０１の公転）による遠心力によって、戻り流路３２９に沿ってシーミングターレット１０１の中心軸Ｘの径方向外方に押し流される（飛ばされる）。
また、テーブル３２７の貫通孔３２７Ｈにおけるシーミングターレット１０１の中心軸Ｘから最も近接した位置には、テーブル３２７内にセンターシャフト１０９の方向に下方に向かって伸びて機内ハウジング内に連通するドレーン流路（ドレーン構造）３１８が形成されており、巻締め装置１００の停止時に傘状スリンガ３１１の上面を伝って自然落下により機内ハウジング内下部に向かって潤滑油を流下させることができる。また、傘状スリンガ３１１の下面（裏面）には、チャックスピンドル３２５の軸中心側から外周縁に向かって直線的な放射状または曲線的な放射状に伸びる溝が形成されており、溝は複数が周方向に均等に離間して形成されていることが好ましい。曲線的な溝には、円弧状のものや、螺旋状（渦巻き状）の溝も含む。
傘状スリンガ３１１の下方には、テーブル３２７の貫通孔３２７Ｈの下部に２つのＯ−リング３１７，３１７を介して液密に内接するよう環状部材３１２が設けられている。傘状スリンガ３１１は、環状部材３１２の周方向内側に形成された上方に突出しながら上方に開放された環状溝が形成された環状レール部３１３の上側及び側周面を覆う状態にラビリンス嵌合されている。このような構成を有することにより、軸受３２６を潤滑し傘状スリンガ３１１の上面に案内されて伝い落ちた潤滑油が環状レール部３１３によってせき止められて環状部材３１２とチャックスピンドル３２５との間隙に流れ込むことが防止される。
さらに、テーブル３２７内の戻り流路３２９の下方には、環状レール部３１３から下方及び横方向に屈折して貫通する戻り流路３１６の出口と対向する位置に、テーブル３２７内を貫通するフェールセーフ３１５の一端（入口）が開口しており、フェールセーフ３１５の他端（出口）は、機内ハウジング内に連通している。フェールセーフ３１５は、シーミングターレット１０１の中心軸Ｘの径方向外上方に向かって伸びる状態とされている。フェールセーフ３１５においては、傘状スリンガ３１１を介してテーブル３２７の回転による遠心力によって戻り流路３２９に流入せず（飛ばされず）、環状部材３１２内に残留した潤滑油が遠心力によって機内ハウジング内に戻される。
オイルシール機構は、傘状スリンガ３１１と、環状部材３１２と筒状スリーブ３３０とを有して構成されている。
また、環状部材３１２の下方には、上部にチャックスピンドル３２５の軸中心から径方向外方に突出して環状部材３１２との間を密に閉塞するフリンジ３３１が形成された、チャックスピンドル３２５に嵌合する侵入防止部材としての筒状スリーブ３３０がチャックスピンドル３２５とともに回転するようチャックスピンドル３２５に嵌合して設けられている。

シーミングユニット４１０は、公転するロール揺動軸１３２の下端に中央部を固定したシーミングレバー４５０の両端に夫々回転するよう枢着されたシーミングロール４５１，４５２によって二重巻締を行なう。
二重巻締工程においては、シーミングロール４５１により蓋Ｆのカール部分を缶Ｃのフランジ部分に巻き込む一次巻締を行なった後、シーミングロール４５２による締め付けによって圧着・接合し、密封を維持する二次巻締を行なう。

以上のように構成された巻締め装置１００の基本的な動作について説明する。
蓋Ｆを巻締める前の缶Ｃは、搬入コンベア１０２の各アタッチメント１０３に係合して搬送され、シーミングターレット１０１の駆動機構１５１によって回転されるシーミングターレット１０１に向かう。
一方、蓋Ｆは、蓋分離ユニット２１０から１枚ずつ切り出されて蓋搬送ターレット２５０の各ポケットＰに受け渡され、蓋搬送ターレット２５０の回転により、シーミングターレット１０１に向かう（図１参照）。
搬入コンベア１０２、蓋搬送ターレット２５０の速度、タイミングは、缶Ｃと蓋Ｆの中心が合流点Ｇで一致するように、シーミングターレット１０１の速度、タイミングに合わせて調整されており、図示しない駆動源から動力が付与された駆動機構１５１から適宜のギヤ、カム機構等を介して回転が制御された缶載置ユニット３５０を合流点Ｇで上昇させることで、プレート３６０上に載置された缶Ｃに蓋Ｆを載置する。
その後、さらに缶載置ユニット３５０が上昇し、チャック３２１内のノックアウトパッド３２２が蓋Ｆを押さえ、駆動機構１５１から適宜のギヤ、カム機構等を介して回転が制御されたチャック３２１が蓋Ｆに嵌合して蓋Ｆのセンターリングが行われ、蓋Ｆが載置された缶Ｃは、巻締めに必要な一定の軸荷重でプレート３６０とチャック３２１及びノックアウトパッド３２２に挟持される。
そして、シーミングターレット１０１がさらに回転し、挟持された蓋Ｆと缶Ｃが図１に示す巻締め区間Ｅに達する前に、プレート３６０とチャック３２１が巻締めに必要な回転数まで加速する。
巻締め区間Ｅを通過中に、シーミングユニット４１０のロール揺動軸１３２の下端に固定したシーミングレバー４５０を揺動させて、両端に夫々回転するよう枢着された１次巻締め用、２次巻締め用の２つのシーミングロール４５１、４５２を缶Ｃとその上部に載置された蓋Ｆのフランジに対して側方からチャック３２１に向けて順次押し付けて二重巻締めが行われる。
巻締めが完了した缶ＣＭは、シーミングターレット１０１からディスチャージターレット１０７に受け渡され、さらに、ディスチャージターレット１０７から搬出コンベア１０８に受け渡されて、検査、梱包等の次工程に搬出される。

巻締め装置１００の可動時のチャックユニット３２０においては、チャックスピンドル３２５がシーミングターレット１０１の中心軸Ｘを中心としたテーブル３２７の回転に伴って公転すると同時に、サンギヤ３２４と外面ギヤ３２３との噛合により自転し、その公転と自転とに基づいて、チャック３２１とシーミングロール４５１、４５２と協働して蓋Ｆを缶Ｃに巻き締める巻締め動作が行われる。このとき、潤滑油は軸受３２６を潤滑しながら流下し、傘状スリンガ３１１の上面から下端部に向かって案内され、チャックスピンドル３２５の自転とテーブル３２７の回転による遠心力によって、戻り流路３２９に沿ってシーミングターレット１０１の中心軸Ｘの径方向外方に押し流されて機内ハウジング内に戻される。また、戻り流路３２９に流されずわずかに環状部材３１２に残留した潤滑油は、テーブル３２７の回転による遠心力によって、フェールセーフ３１５に沿ってシーミングターレット１０１の中心軸Ｘの径方向外上方に向かって押し流されて機内ハウジング内に戻される。一方、巻締め装置１００の停止時には、軸受３２６を潤滑した潤滑油は、下方に垂れ落ちて傘状スリンガ３１１の上面から下端部に向かって自然落下により案内され、さらに自然落下によりドレーン流路３１８によってセンターシャフト１０９の方向に機内ハウジング内に向かって戻される。
また、侵入防止部材としてのフリンジ３３１が形成された筒状スリーブ３３０により、巻締め作業空間Ｖを洗浄殺菌する際の洗浄液や蒸気などが環状部材３１２の下方から貫通孔３２７Ｈに侵入したり潤滑油に混入したりしないよう防いでいる。

１００ ・・・ 巻締め装置
１０１ ・・・ シーミングターレット
１０２ ・・・ 搬入コンベア
１０３ ・・・ アタッチメント
１０４ ・・・ 蓋供給装置
１０７ ・・・ ディスチャージターレット
１０８ ・・・ 搬出コンベア
１０９ ・・・ センターシャフト
１３２ ・・・ ロール揺動軸
１５１ ・・・ 駆動機構
２１０ ・・・ 蓋分離ユニット
２５０ ・・・ 蓋搬送ターレット
３１１ ・・・ 傘状スリンガ
３１２ ・・・ 環状部材
３１３ ・・・ 環状レール部
３１７ ・・・ Ｏ−リング
３１５ ・・・ フェールセーフ
３１８ ・・・ ドレーン流路
３２０ ・・・ チャックユニット
３２１ ・・・ チャック
３２２ ・・・ ノックアウトパッド
３２３ ・・・ 外面ギヤ
３２４ ・・・ サンギヤ
３２５ ・・・ チャックスピンドル
３２６ ・・・ 軸受
３２７ ・・・ テーブル
３２７Ｈ・・・ 貫通孔
３２９ ・・・ 戻り流路
３３０ ・・・ 筒状スリーブ
３３１ ・・・ フリンジ
３５０ ・・・ 缶載置ユニット
３６０ ・・・ プレート
４１０ ・・・ シーミングユニット
４５０ ・・・ シーミングレバー
４５１ ・・・ シーミングロール（一次巻締）
４５２ ・・・ シーミングロール（二次巻締）
Ｃ ・・・ 缶（蓋巻締前）
Ｆ ・・・ 蓋
ＣＭ ・・・ 缶（蓋巻締後）
Ｐ ・・・ ポケット
Ｅ ・・・ 巻締区間
Ｖ ・・・ 巻締め作業空間
Ｘ ・・・ 中心軸

Claims (7)

1. 缶の上部に載置された蓋を位置決めするチャックユニットと、蓋を缶に巻締めるシーミングユニットとを備えた巻締め装置であって、
   前記チャックユニットは、下端部に蓋を位置決めするチャックが装着されたスピンドルと、前記スピンドルを機体ハウジング内において回転自在に支持するとともに潤滑油によって潤滑される軸受と、前記軸受よりも下方位置において前記スピンドルと前記機体ハウジングとの間をシールするための非接触式のオイルシール機構とを有することを特徴とする巻締め装置。
2. 前記オイルシール機構が、軸受の下方に設けられた傘状のスリンガを有することを特徴とする請求項１に記載の巻締め装置。
3. 前記スリンガは、下面に前記スピンドルの軸中心側から外周縁に向かって直線的な放射状または曲線的な放射状に伸びる溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の巻締め装置。
4. 前記オイルシール機構が、巻締め装置の運転時に、前記スリンガの上面から機内ハウジングに向かって潤滑油を遠心力により循環させる戻り流路を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の巻締め装置。
5. 前記オイルシール機構が、巻締め装置の停止時に、潤滑油を機内ハウジング内下部に向かって流すドレーン構造を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の巻締め装置。
6. 前記スリンガの下方に、潤滑油を機内ハウジング内に向かって流すためのフェールセーフが形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の巻締め装置。
7. 前記スピンドルの周囲における前記スリンガの下方に、上下方向に伸びる侵入防止部材を有することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の巻締め装置。
   
   

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