JP2022535275A - 容器を扱うためのクラッチ組立体 - Google Patents

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Abstract

本開示の態様は、コンテナを取り扱うためのクラッチ組立体、およびクラッチ組立体を使用するための関連する方法に関する。クラッチ組立体は、第1の方向とは反対の第1の方向および第2の方向に回転するように構成されたシャフトを含む。クラッチ組立体は、シャフトの第1の端部に結合されたクラッチをさらに含む。クラッチは、クラッチの周囲を半径方向に超えて延びる第1の位置に移動し、クラッチの周囲と半径方向に同一平面または内側に延びる第1の位置から延びるように構成された少なくとも2つのローラを含む。

Description

関連出願の参照
本出願は、2019年6月6日に出願された米国仮特許出願番号62/857,996の利益および優先権を主張し、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、容器処理システムのための機器の分野に関する。より具体的には、本開示は、容器の開放端を把持するクラッチに関する。
容器製造用の機械ラインは、一般に、容器の形成中に様々な処理工程を実行する複数の機械構成を有する。機械の配置には、容器を把持するための種々の異なる把持装置またはシステムがある。たとえば、装置は、カップ、ベルト、または、容器と係合する歯付き回転ジョーがある。ただし、これらの既存の把持装置またはシステムは、滑る可能性、および/または、後続の処理工程を妨げる可能性のある埃(例えば、容器の小さな粒子)を生ずるおそれがある。
従来の把持装置およびシステムに関連する他の問題を解決する中で、滑り、埃、またはその両方を低減または排除できる、容器を把持するためのより良い方法を創出することが望ましい。
本開示の一の例示的な実施形態は、開口を有する容器を取り扱うためのクラッチ組立体に関する。クラッチ組立体は、第1の方向、および第1の方向と反対の第2の方向に回転するように構成されたシャフトを含む。クラッチ組立体はまた、容器の開口内に少なくとも部分的に適合するように構成されたシャフトの第1の端部にクラッチを含む。クラッチは、少なくとも2つのカム面と少なくとも2つのローラを備えたカムを含む。少なくとも2つのローラの各ローラは、(i)シャフトが第1の方向に回転したときに、容器の開口の内面および少なくとも2つのカム面のカム面に係合するように、かつ(ii)シャフトが第2の方向に回転したときに、容器の開口の内面およびカム面から離れるように、構成される。
本開示の別の例示的な実施形態は、容器を取り扱うためのクラッチ組立体に関する。クラッチ組立体は、第1の方向、および第1の方向と反対の第2の方向に回転するように構成されたシャフトを含む。クラッチ組立体は、シャフトの第1の端部に結合されたクラッチをさらに含む。クラッチは、クラッチの外周縁を超えて径方向に延びる第1の位置に移動するように、かつクラッチの外周縁に対し径方向に、面一または内方に延びて前記第一の位置から離れるように構成された少なくとも2つのローラを含む。
本開示の別の例示的な実施形態は、容器を取り扱うためのスピンドルシャフト組立体を提供する。スピンドルシャフト組立体は、回転ボールスプラインと、回転ボールスプラインに接続されたクラッチ組立体を含む。クラッチ組立体は、回転ボールスプラインに基づいて並進移動および回転するように構成されたシャフトを含む。また、クラッチ組立体は、シャフトの第1の端部に結合されたクラッチを含む。クラッチは、容器の開口に少なくとも部分的に収まるように構成されている。クラッチは、少なくとも2つのカム面と少なくとも2つのローラを備えたカムを含む。少なくとも2つのローラの各ローラは、(i)シャフトが第1の方向に回転したときに、容器の開口の内面および少なくとも2つのカム面のカム面に係合するように、かつ(ii)シャフトが第2方向に回転したときに、容器の開口の内面およびカム面から外れるように、構成される。スピンドルシャフト組立体は、クラッチ組立体を並進させるように構成された第1の駆動機構と、クラッチ組立体を回転させるように構成された第2の駆動機構とをさらに含む。
本開示の別の例示的な実施形態は、回転するように構成された支持プレートを有する機械構成を提供する。支持プレートは、該支持プレートに結合された少なくとも1つのスピンドルシャフト組立体を含む。少なくとも1つのスピンドルシャフト組立体は、容器を取り扱うように構成されており、回転ボールスプラインと、該回転ボールスプラインに接続され、並進移動および回転するように構成されたたクラッチ組立体と、該クラッチ組立体に並進運動を与えるように構成された第1の駆動機構と、クラッチ組立体に回転運動を与えるように構成された第2の駆動機構と、を含む。この機械構成は、第2の駆動機構に接触して、該第2の駆動機構に第1の方向の回転運動を与えるように構成された逆回転プレートと、第2の駆動機構に接触して、該第2の駆動機構に第1の方向とは反対の第2の方向の回転運動を与えるように構成された静止ベルトとをさらに含む。
本開示の別の例示的な実施形態は、容器をトリミングする方法を含む。この方法は、クラッチを少なくとも部分的に容器の開口に挿入することを含む。クラッチは、少なくとも2つのローラと、少なくとも2つのカム面を持つカムを有する。少なくとも2つのローラの各ローラは、少なくとも2つのカム面のそれぞれのカム面に対応する。この方法は、クラッチを第1の方向に回転させて、少なくとも2つのローラを容器の開口の内面および少なくとも2つのカム面に係合させることをさらに含む。この方法はさらに、容器を少なくとも2つのローラと係合させ、クラッチで回転させて、容器に対して少なくとも1つの切断装置を適用することによって容器をトリミングすることを含む。この方法は、さらに、トリミングの完了時に、クラッチを第1の方向とほぼ反対の第2の方向に回転させて、少なくとも2つのローラを容器の開口の内面から外すことを含む。この方法は、容器の開口からクラッチを引き抜くことをさらに含む。
上述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載される本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および、以下に簡単に説明する図面に示される付随する例示的な実施形態から明らかになるであろう。
本開示の一実施形態による容器を把持するための装置の概略図である。 本開示の一実施形態による図1Aに示した装置の側面図である。 本開示の一実施形態による図1Bの1C-1C線に沿った断面図である。 本開示の一実施形態による、容器を把持するための装置の、容器への挿入および引き抜の状態を示す側面図である。 本開示の一実施形態による図2Aの2B-2B線に沿った断面図である。 本開示の一実施形態による図2Aの2C-2C線に沿った断面図である。 本開示の一実施形態による図2Aの2D-2D線に沿った断面図である。 本開示の一実施形態によるスピンドルシャフト組立体の概略図である。 本開示の一実施形態による、容器を取り扱うための複数スピンドルシャフト組立体を備えた装置構成をしめす概略図である。 本開示の一実施形態による図4Aに示す装置構成の別の概略図である。 本開示の一実施形態による図4Aに示す装置構成の部分詳細図である。 本開示の一実施形態による図4Aに示す装置構成の他の部分の詳細図である。 本開示の一実施形態による図4Aに示す装置構成の他の部分の詳細図である。
本発明は、様々な改良および代替形態が考えられるが、特定の実施形態が、例として図面に示され、本明細書で詳細に説明される。ただし、これは、本発明を開示された特定の形式に限定することを意図するものではなく、逆に、本発明の精神および範囲内にあるすべての修正、同等物、および代替物を網羅することを意図していることを理解されたい。
様々な処理工程において、缶、ジャー、瓶、食品または飲料容器、その他の同様の物品などの容器を取り扱うための機械構成が必要とされる。容器は一般に、開放端、反対側の閉鎖端、および開放端から閉鎖端まで延びる側壁を有する。容器の両端が開いている場合もある。本開示は、容器を取り扱うように構成されたクラッチ組立体を提供する。クラッチ組立体は、容器の滑りや、容器を扱う従来の装置で発生する埃の発生を低減または排除する。
クラッチ組立体は、シャフトの一端にクラッチを含む。クラッチは、容器の第1端の開口に少なくとも部分的に挿入され得る。クラッチは、該クラッチが回転したときに容器の開口の内面に係合するカム作動ローラを含む。その後、容器に対する処理が実施され得る。たとえば、プラスチック容器は、一例として、余分なプラスチック材料のトリミングおよび/またはドーム (dome) の除去中にクラッチによって回転させることができる。シャフトおよびクラッチは、処理中に、容器を処理するシステムによって駆動(たとえば回転)され得る。
以下に説明する実施形態は、プラスチック容器からの過剰なプラスチックの除去に焦点を当てているが、本クラッチ組立体は、円筒形または同様の開口を有する容器の取り扱いを必要とする任意の用途など、他の様々な用途に用いることができる。本明細書に記載のクラッチ組立体は、金属(これに限定されない)を含む他の材料で作られた容器を取り扱うためにも使用することができる。
図1Aおよび図1Bはそれぞれ、本開示の一実施形態による、容器を把持するためのクラッチ組立体100の概略図および側面図である。クラッチ組立体100は、第1の端部102aおよびほぼ対向する第2の端部102bを有するシャフト102を含む。シャフト102は、鋼、アルミニウム、別の金属、それらの組み合わせなど、機械構成に従来から使用されている任意の材料で形成することができる。シャフト102は、略円形の断面を有する円筒形として示されているが、代わりに、三角形、正方形、長方形などの他の様々な形状および断面を有することができる。シャフト102は、以下の図3~図4Eで説明されるように、クラッチ組立体100を第2の端部102bで機械構成に接続する。
シャフト102の第1の端部102aに接続されているのはクラッチ104である。クラッチ104は、そのサイズおよび形状によって、容器の開放端に挿入されるように構成される(後述)。クラッチ104の断面形状は、一般に、それが使用される容器の開口と同じ(例えば、円形)である。しかしながら、クラッチ104は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の様々な適切な形状を有することができる。
クラッチ104は、カム106と、複数のカム面110でカム106と接する複数のクラッチローラ108と、複数のスロット112とを含む。1つまたは複数の実施形態では、カム106は、 鋼、アルミニウム、他の金属、それらの組合せなど、機械構成に従来から使用されている任意の材料で形成されている。1つまたは複数の代替実施形態では、カム106は、以下で説明するように、容器を把持するのを助けるために、ゴムなどの1つまたは複数の弾性材料で形成することができる。1つまたは複数の実施形態では、カム106は、鋼などの1つまたは複数の非弾性材料で形成することができ、カム面110は、ゴムなどの1つまたは複数の弾性材料で形成することができる。例えば、カム面110は、カム106に取り付けられた1つまたは複数のインサートであってもよい。
ローラ108は、鋼、アルミニウム、他の金属、それらの組合せなど、機械構成に従来から使用されている任意の材料で形成することができる。1つまたは複数の代替実施形態では、ローラ108は、以下で説明するように、容器を把持するのを助けるために、ゴムなどの弾性材料で形成することができる。ローラ108は、ほぼ垂直に配置され、スロット112の内部および間に位置する。ローラ108は、スロット112に沿って、およびスロット112間で転がるように案内され、構成される。ピン116が、ローラ108の上部および下部から延出し、スロット112内に適合している。これらピン116は、ローラ108がスロット112内を移動するときにローラ108を案内するのを助ける。対応するローラ108、カム面110、およびスロット112は、クラッチ104の周りに略均一に間隔を空けて配置することができる。
1つまたは複数の実施形態では、クラッチ104の第1の端部104aはパイロット118を含む。パイロット118は、クラッチ104を容器の開口に挿入するのを支援する。パイロット118はエッジ120(図1B)を含み、該エッジ120は、容器に接触して、クラッチ104をコンテナ開口に挿入するための正しい整列位置に容器および/またはクラッチ104を案内することができる。エッジ120は、概して、丸みを帯びているか、面取りされているか、先細になっているか、またはクラッチ104を容器と整列させるのを助ける他の任意の形状または外形を有することができる。
1つまたは複数の実施形態では、クラッチ104は、第1の端部104aのほぼ反対側の第2の端部104bにリップ122を有する。リップ122は、クラッチ104が挿入されている容器の開放縁に接触することができる。したがって、リップ122は、ローラ108が容器開口の内径に係合することができる点を超えてしまうなどといった、クラッチ104が容器内に挿入され過ぎるのを防止または阻止する。
図1Cは、本明細書に開示される実施形態によるクラッチ104の、図1Bの1C-1C線に沿った断面図である。スロット112は、ローラ108に隣接するクラッチ104の外周縁114との係わりで構成され、ローラ108の縁部108aが、スロット112の第1の端部112aでは外周縁114を超えて延在する一方、スロット112の第2の端部112bでは外周縁114を超えて延在しないようになっている。この構成により、ローラ108がスロット112の第1の端部112aに向かって配置されたときにはローラ108が容器の開口の内面に接触し、かつ、ローラ108がスロット112の第2の端部112bに向かって配置されるときには、クラッチ104が容器の開口内に入れるようになっている。カム面110は、ローラ108がスロット112の長さに沿って移動するときにローラ108がカム面110に接触するように、スロット112の構成に対応した構成を有する。1つまたは複数の代替実施形態では、カム面110は、ローラ108がスロット112の一部のみに沿ってカム面110に接触するように、スロット112に対して配置することができる。具体的には、一例として、カム面110は、ほぼ半径方向に配置され、かつ、スロット112に対しては、該スロット112がクラッチ104の外周縁114に接近するところのカム面110にローラ108が接触するように配置することができる。
ローラ108、カム面110、およびスロット112の3つの組が図1Cに示されているが、クラッチ104は、3つよりも多い、または少ない組を備えることができる。例えば、クラッチ104は、容器の開口のサイズおよび/または容器の他の特性に応じて、ローラ108、カム面110、およびスロット112の2つ、4つ、5つ、6つ、またはそれ以上のセットを有することができる。クラッチ104の用途により、例えば、より大きな把持強度が必要である場合、および/または、ローラ108と開口の内面との間により多くの把持接触が必要である場合、より多くのローラ108、カム面110、およびスロット112のセットを有する。
図1Cに示すクラッチ104は、内部駆動クラッチとして構成されている。内部駆動クラッチとして、カム面110は、概して、ローラ108の半径方向の内側にあり、かつ、容器の開口の内面はローラ108に対して径方向外側にある。あるいは、1つまたは複数の実施形態では、クラッチ104は外部駆動クラッチとして構成することもできる。外部駆動クラッチとして、ローラ108は、代わりに、容器の開口の外面に接触することができる。そのような実施形態では、容器の開口の外面はローラ108に対して径方向内側にあり、かつ、カム面110はローラ108の径方向外側にある。
1つまたは複数の実施形態では、複数のカム面110および複数のスロット112は、複数のスロット112が複数のカム面110としても機能するように構成されるように組み合わせることができる。たとえば、スロット112の内面112cは、複数のカム面110としても機能することができる。この場合、複数のカム面110は省略され得る。
あるいは、1つまたは複数の実施形態では、複数のスロット112は、クラッチ104の周りに延びる一対の連続スロット112であり得る。例えば、各ローラ108の反対側に、1つの連続した下部スロット112および1つの連続した上部スロット112があってもよい。この場合、ローラ108の移動距離は、スロット112の第1および第2の端部112a、112bのそれぞれによってではなく、カム面110によって制限され得る。
図2Aは、本開示の一実施形態による、クラッチ組立体100と容器202との異なる配置200a~200cを非限定的に示した側面図である。図示の容器202はプラスチックボトルである。しかしながら、容器202は、例えば、クラッチ組立体100を含む機械構成の意図された機能に応じて、様々な他のタイプの容器(例えば、異なる形状を有する、異なる材料から形成されるなど)であり得る。
図2Aに示すように、開始の配置はローディング配置200aである。ローディング配置200aでは、クラッチ組立体100は、最初は容器202の上方に配置され、クラッチア組立体100のシャフト102およびクラッチ104は、容器202の開口204とほぼ垂直に整列している。ローディング構成200aでは、 クラッチ組立体100は、矢印A1に従ってほぼ下向きに移動し、その結果、クラッチ104は、容器202の開口204に少なくとも部分的に挿入される(配置200bを参照)。クラッチ組立体100がほぼ下向きに並進するとき、シャフト102およびクラッチ104は矢印A2の方向に回転する。 矢印A2の方向へのクラッチ104の回転は、ローラ108が容器202の開口204へのクラッチ104の挿入を妨げないように、ローラ108がスロット112の第2の端部112bに向かって配置されることを確実にする。
図2Bは、図2Aに示したローディング配置におけるクラッチ104およびコンテナ202の2B-2B線に沿った投影断面図を示している。示すように、各ローラ108は、スロット112の第2の端部112bに向かっており、外周縁114に対して引っ込められている。拡大部分に示すように、ローラ108と容器202の内面206との間に間隙208が存在する。間隙208は、ローラ108がスロット112の第2の端部112bに向かって引っ込められた結果として形成され、その結果、クラッチ104は、コンテナ202の開口部204に挿入され得る。
図2Aに戻ると、クラッチ104および容器202は駆動配置200bに進み、ここで、クラッチ104を容器202の開口204に挿入した後、シャフト102およびクラッチ104は、通常、矢印A2の方向と反対方向である矢印A3の方向に回転する。クラッチ104を方向A3に回転させると、ローラ108はスロット112に沿ってスライドし、かつ容器の開口204の内面206に接触する。クラッチ104の継続的な回転により、ローラ108は、スロット112内の第1の位置において、開口204の内面206およびカム面110に係合する。この第1の位置は、スロット112の第1の端部112aであり得る。あるいは、第1の位置は、スロット112に沿ってはいるが、第1の端部112aでなくてもよい。係合は、ローラ108が内面206に対して固定されるときに生じる。より具体的には、係合は、ローラ108が内面206およびカム面110に対して固定されるときに生じ、これにより、クラッチ104が容器202を把持する。係合すると、容器202は、クラッチ104およびシャフト102と共に矢印A3の方向に回転し始める。
図2Cは、図2Aの2C-2C線に沿った駆動配置200bにおけるクラッチ104およびコンテナ202の断面を示している。示すように、ローラ108は、スロット112の第1の端部112aに向かっており、間隙208がもはや存在しないように、容器202の開口204の内面206に対して係合している。
図2Aを再び参照し、容器202の取り扱いが完了すると、駆動配置200bは、容器202を解放するためのアンロード配置200cに移行する。容器202を解放するために、シャフト102およびクラッチ104は、矢印A3のほぼ反対である矢印A4で示される方向(矢印A2と同様の方向)に回転する。この逆回転により、ローラ108は容器202の開口204の内面206の係合から解放される。ローラ108が外れると、ローラ108は内面206のグリップを失い、容器202を解放する。シャフト102およびクラッチ104は、回転してクラッチを引き抜く間、矢印A5によって示されるように、概して上方に移動することができる。あるいは、シャフト102およびクラッチ104は、それらが回転を停止した後および/または容器202を解放した後に上方に移動することができる。
図2Dは、図2Aのアンロード配置200cにおけるクラッチ104およびコンテナ202の2D-2D線に沿った投影断面を示している。示すように、ローラ108は、スロット112の第2の端部112bに向かっており、容器202を解放するように外周縁114に対して引っ込められている。ローラ108と容器202の開口部204の内面206との間に、再び間隙208が生じている。
図2Aは、垂直方向に配置されたクラッチ組立体100を示しているが、他の方向も可能である。例えば、クラッチ組立体100は、水平方向または水平方向と垂直方向との間の方向に配置することができる。他の方向は、クラッチ組立体100を含む機械構成内の容器の配置に応じて使用することができる。
本開示は、クラッチ組立体100を静止した容器202に対して並進するものとして説明しているが、本開示は、代わりに、容器202が、静止したクラッチ組立体100に対して並進し得ることを企図している。例えば、容器202は、クラッチ組立体100がほぼ静止している状態で、クラッチ組立体100に対して容器202を動かす(例えば、上昇および下降させる)ことができる装置(例えば、プッシャ装置)上にあるか、または同装置に接続され得る。さらに、本開示は、容器202およびクラッチ組立体100の双方が互いに向かって並進し得ることを企図している。例えば、容器202は、プッシャ装置に接続することができ、クラッチ組立体100に対して容器202を並進させ、一方、クラッチ組立体100もまた、容器202に向かって並進する。
クラッチ組立体100を概して上向きおよび下向きに並進させ、時計回りおよび反時計回りに回転させる機構は、クラッチ組立体100を含む装置の構成に応じて変化し得る。ベルト、ギア、モータ、アクチュエータ、油圧および空気圧シリンダ、他の同様の機械的構造、および、それらの任意の組合せの様々な構成を使用して、クラッチ組立体100の並進および/または回転を制御することができる。クラッチ組立体100を作動させるための1つの例示的な非限定的な構造が図3~図4Eに示されている。
図3は、本明細書に記載の実施形態による、クラッチ組立体100を含むスピンドルシャフト組立体300を示している。スピンドルシャフト組立体300は、機械構成内でクラッチ組立体100を作動させるための要素を含む(例えば、以下の図4A~図4Eに関して説明されるように)。そのような要素の1つは、回転ボールスプライン302である。回転ボールスプライン302は、シャフト102の、クラッチ104の反対側の端部に接続される。回転ボールスプライン302は、クラッチ組立体100のシャフト102に2つの運動度を提供するように構成される。第1の運動度によって、回転ボールスプライン302は、シャフト102が一般に上向きおよび下向きに並進することを可能にする。第2の運動度によって、回転ボールスプライン302は、シャフト102が一般に時計回りおよび反時計回りに回転することを可能にする。
1つまたは複数の実施形態では、回転ボールスプライン302は、駆動プーリ304に接続される。1つまたは複数の代替実施形態では、駆動プーリ304は、シャフト102に直接接続することができる。駆動プーリ304は、クラッチ組立体100に回転を与えるように構成された駆動機構(例えば、第1の駆動機構)である。駆動プーリ304の外周は、駆動プーリ304に回転運動を与えるための例えばベルト、ギア、または同様の機械的構造と接触することのできる複数のスプライン312を含む。ただし、駆動プーリ304は、複数のスプラインとして示したが、他の構成を有することができる。例えば、駆動プーリ304は、ギア、または駆動プーリ304に回転を与えるために使用され得る他のタイプの外面を有することができる。
駆動プーリ304は、クラッチ組立体100に回転運動を与えるように構成された駆動機構の一例の実施形態である。任意のタイプのギア、プーリ、ホイール、モータ、それらの任意の組合せなど、回転運動を与えるように構成された他の駆動機構を使用することができる。
シャフト102の第2の端部102b(図1Aおよび図1B参照)は、並進ホイール306に接続されている。並進ホイール306は、別の駆動機構(例えば、第2の駆動機構)であるが、代わりに、クラッチ組立体100のシャフト102およびクラッチ104に並進運動を伝達する。以下でさらに説明するように、並進ホイール306は、シャフト102を上昇および下降させる起伏のある表面を乗り越えるように構成され、それによって並進を与える。
並進ホイール306は、クラッチ組立体100を並進させるように構成された駆動機構の実施形態の一例である。任意のタイプのギア、プーリ、ホイール、空気圧または油圧シリンダ、リニアアクチュエータ、モータ、それらの任意の組合せなど、並進運動を引き起こすように構成された他の駆動機構を使用することができる。
1つまたは複数の実施形態では、スピンドルシャフト組立体300は、回転防止ロッド308をさらに含む。回転防止ロッド308は、以下でさらに説明するように、スピンドルシャフト組立体300を機械構成に接続するように構成される。以下でさらに説明するように、回転防止ロッド308の機械構成または機械構成内の要素への接続が、シャフト102およびクラッチ104の回転および並進中にスピンドルシャフトアセンブリ300が移動(例えば、回転および/または並進)することを防止または阻止する。1対の回転防止ロッド308が示されているが、1つまたは複数の実施形態では、1つ、3つ、4つ、またはそれ以上の回転防止ロッド308を設けることができる。
容器がクラッチア組立体100に運ばれるときにクラッチ組立体100が静止したままであるように構成された実施形態では、回転ボールスプライン302および並進ホイール306は、スピンドルシャフト組立体300から省略してもよい。代わりに、スピンドルシャフト組立体300は、クラッチ組立体100を第2の運動度によって回転のみさせるように構成された機構を有することができる。例えば、駆動プーリ304は、回転ボールスプライン302を設けずにシャフト102に直接接続することができる。
図4Aは、図2Aの容器202などのような容器を取り扱うための複数のスピンドルシャフト組立体300を備えた機械構成400の一実施形態の概略図である。図4Bは、図4Aの機械構成400を別の視点からみた別の概略図である。図4C~図4Eは、機械構成400の他の部分の詳細図である。
機械構成400は、フレーム402によって支持された一次タレット404を含む。図4Aおよび図4Bに示した実施形態では、フレーム402は、3つの脚部402aと、それら脚部402aの間にまたがるフレームプレート402bとを含む。しかしながら、フレーム402は、図4Aおよび図4Bに示したフレームとは異なるものも企図される。例えば、フレーム402は、天井、または他の機械構成(一次タレット404を駆動する機械構成であり、より少ないまたはより多い脚部402a、それらの組合せなどを有することができる)に取り付けることができる。
一次タレット404は、主タレットシャフト406を含む。主タレットシャフト406は、以下で説明するように、機械構成400の要素の一次回転運動を提供する。主タレットシャフト406は、第1の端部406aで、主タレットシャフト406を回転させるサーボモータ(図示せず)といったモータに接続するように構成されている。メインタレットシャフト406は、ほぼ反対側の第2の端部406bで、フレームプレート402bに接続するように構成される。
一次タレット404はまた、複数のスピンドルシャフト組立体300を保持する支持プレート408を含む。支持プレート408は、主タレットシャフト406に接続され、それと共に回転する。主タレットシャフト406と支持プレート408の組み合わせが、スピンドルシャフト組立体300といった機械構成400の要素を回転させる。図示の実施形態では、スピンドルシャフト組立体300は、回転ボールスプライン302において支持プレート408に接続し、それにより、シャフト102の一部およびクラッチ104は、支持プレート408の下方に延在し、独立的に回転し、支持プレート408に対して並進することができる。スピンドルシャフト組立体300の回転防止ロッド308は、シャフト102およびクラッチ104が移動する間、スピンドルシャフト組立体300が支持プレート408に対して回転および並進することを禁止または防止するために、支持プレート408に接続される。
図示のように、支持プレート408は、6つのスピンドルシャフト組立体300を含み、それら組立体のそれぞれは、概して、支持プレート408の周囲に沿って均一に間隔を置いて配置されている。しかしながら、支持プレート408は、代替的に、機械配置400の所望の仕様に従って、1、2、3、4、5、7、8などの6つより多いまたは少ないスピンドルシャフト組立体300を保持するように構成することができる。
機械構成400は、フレームプレート402bから下方に延びる張力シャフト410をさらに含む。各張力シャフト410の端部には、遊びプーリ412が設けられている。張力シャフト410および遊びプーリ412は、遊びプーリ412の周りに巻き付けられた静止ベルト414を支持する。張力シャフト410の反対側の端部は、それぞれの開口416でフレームプレート402bに接続する。複数の開口416が、テンションシャフト410および遊びプーリ412の位置を決定し、そして、支持プレート408の周縁の周りの静止ベルト414の位置を決定する。したがって、張力シャフト410および遊びプーリ412の位置を制御するために、フレームプレート402bに複数の開口416があってよい。
図4Cに示すように、静止ベルト414は、第1の端部414aにおいて、フレームプレート402bから延びるジョイント415に接続することができる。静止ベルト414は、スピンドルシャフトアセンブリ300が機械構成400内の主タレットシャフト406の軸の周りを周回するときに、スピンドルシャフトアセンブリ300の駆動プーリ304と接触するように構成される駆動機構である。静止ベルト414と駆動プーリ304との接触により駆動プーリ304が回転し、これにより、シャフト102およびクラッチ104が回転する。
図示の実施形態に示されるように、静止ベルト414は、支持プレート408の円周の一部のみの周りに配置される。したがって、静止ベルト414は、各スピンドルシャフト組立体300が支持プレート408と共に主タレットシャフト406の周りを回転して駆動プーリ304のそれぞれのスピンドルシャフト組立体300が静止ベルト414に隣接している場合にのみ、駆動プーリ304の回転を引き起こす。したがって、張力シャフト410および対応する遊びプーリ412を、複数の開口416のうちの選択されたものに配置することができるため、ユーザは、支持プレート408の円周に沿って、静止ベルト414(すなわち、静止ベルト414のタイミング)によって駆動プーリ304に回転が与えられる場所を制御することができる。
図4Bおよび図4Dに示すように、静止ベルト414の、一般に反対側の端部である第2の端部414bは、テンショナ418に結合することができる。テンショナ418は、空気圧、油圧、または機械式シリンダなど、長さを伸縮できる任意の機器であってよい。テンショナ418の第1の端部418aは、ジョイント415に結合することができ、テンショナ418の、反対側の第2の端部418bは、静止ベルト414に結合することができる。テンショナ418は、必要に応じ、第2の端部418bを伸長または収縮させることにより静止ベルト414の張力を調整するように構成される。テンショナ418はまた、必要に応じ、張力シャフト410の位置に応じて静止ベルト414の有効長を調整するために使用することができる。たとえば、シリンダのアーム418cは、静止ベルト414に係合するスピンドルシャフト組立体300の数および/または位置に応じた静止ベルト414の必要な長さに対応して伸長または収縮することができる。静止ベルト414の長さは変化しないが、駆動プーリ304を回転させるために使用することができる静止ベルト414の長さは増加する。
図4A、図4C、および図4Eに示されるように、機械構成400は逆回転プレート420を含む。逆回転プレート420は、一次タレット404に結合されているが、主タレットシャフト406と共には回転しない。代わりに、逆回転プレート420の位置は、回転する主タレットシャフト406および支持プレート408に対して、機械構成400内で静止している。
逆回転プレート420は、静止ベルト414と同様に、スピンドルシャフト組立体300が主タレットシャフト406の軸の周りを旋回する際に、スピンドルシャフト組立体300の駆動プーリ304に接触するように構成される。逆回転プレート420と駆動プーリ304との接触によって駆動プーリ304が回転し、これにより、シャフト102およびクラッチ104が回転する。駆動プーリ304に接触する逆回転プレート420の長さは、逆回転プレート420が駆動プーリ304を回転させるのに必要な時間(すなわち、逆回転プレート420のタイミング)に応じて変化し得る。逆回転プレート420のタイミングは、ローラ108が開口204の内面206から外れて、容器202をクラッチ104から解放するのに掛かる時間に基づいて決定される(図2A~図2C参照)。
静止ベルト414は、主タレットシャフト406の軸を基準の径方向フレームとして、駆動プーリ304に径方向外面側で接触する。対照的に、逆回転プレート420は、同様に主タレットシャフト406の軸を径方向の基準フレームとして、径方向内面側で駆動プーリ304に接触する。静止ベルト414は、逆回転プレート420が駆動プーリ304と接触する側とは反対側で駆動プーリ304に接触するので、逆回転板420は、駆動プーリ304を静止ベルト414と反対方向に回転させる。より具体的には、静止ベルト414と駆動プーリ304との間の接触により、駆動プーリ304は、主タレットシャフト406の回転とは反対の方向に回転し、かつ、逆回転プレート420と駆動プーリ304との接触により、駆動プーリ304は、主タレットシャフト406と同じ方向に回転する。
機械構成400は、並進カム422をさらに含む。並進カム422は、一次タレット404に接続されているが、主タレットシャフト406と共には回転しない。代わりに、並進カム422の位置は、回転する主タレットシャフト406および支持プレート408に対して、機械構成400内で静止している。
スピンドルシャフト組立体300の複数の並進ホイール306が、スピンドルシャフト組立体300が主タレットシャフト406の軸の周りを周回する際、並進カム422に接触して移動するように構成される(例えば、図4C参照)。並進カム422は不均一な上面422aを有することができる、これにより、並進ホイール306は、並進カム422の上面422aを移動するときに一般に上下に移動する。あるいは、並進カム422は、並進ホイール306が乗り越える1つまたは複数の要素(例えば、傾斜、マウンド、バンプ、畝)を有することができる。その結果生じる並進ホイール306のほぼ上下方向の動きにより、並進ホイール306に接続されたクラッチ組立体100は、同様に、ほぼ上下に並進する。
並進ホイール306のほぼ上下方向の動きは、容器(例えば、図2Aの容器202)の開口(例えば、図2Bの開口204)におけるクラッチ104の挿入および引抜きと一致するように構成することができる。したがって、並進ホイール306を概して上下方向に移動させる不均一な上面422aまたは並進カム422上の1つまたは複数の要素の位置は、並進ホイール306の上下動の望まれる位置(すなわち、並進カム422のタイミング)に基づいて決定される。この並進カム422のタイミングは、機械構成400内でクラッチ104が容器に係合および係合解除する場所に対応する。
容器がクラッチ組立体100に運ばれるときにクラッチ組立体100が静止したままであるように構成される実施形態では、並進カム422は機械構成400から省略することができる。代わりに、クラッチ組立体100が下向きに容器に移動するように構成されているのではなく、容器をクラッチ組立体100に運ぶように構成された別の機械構成を構成するか、または、機械構成400内の別の構成要素が容器をクラッチ組立体100に運ぶように構成するか、またはその両方が可能である。
1つまたは複数の実施形態では、機械構成400の主な目的は、容器の開口から余分な材料をトリミングすることであり得る 例えば、機械構成400は、ブロー成形されたプラスチック容器から余分なプラスチック材料を切り落とすように構成することができる。そのような実施形態では、機械構成400はナイフ424を含む(図4A~図4C参照)。1つまたは複数の実施形態では、各ナイフ424は、支持プレート408に結合され、主タレットシャフト406の軸の周りを周回するように構成され得る。各ナイフ424はまた、プラスチックの切断を支援するために、それぞれの軸の周りを回転するように構成することができる。あるいは、ナイフ424は、それぞれの軸の周りで回転静止したままであり、代わりに、以下でより詳細に説明するように、クラッチ組立体100の回転に基づいてプラスチックを切断するように構成することができる。あるいは、1つまたは複数の実施形態では、ナイフ424は、機械構成400内にあるが、支持プレート408に接続されていなくてもよい。代わりに、例えば、ナイフ424は、1つまたは複数の脚部402a~402cに接続されてそこから延び、クラッチ組立体100と係合しているプラスチック容器に接触することができる。
プラスチック容器から余分なプラスチック(または、金属などの、各容器からの材料)をトリミングするためのプロセスは、容器が機械構成400内の所定位置に配置されることから始まる。容器が、機械構成400内の、図2のローディング配置200aに対応する位置に配置された後、スピンドルシャフトア組立体300は、シャフト102およびクラッチ104が容器の開口とほぼ整列するように容器上に運ばれる(または、既にコンテナ上にある)。同時に、またはその後、シャフト102およびクラッチ104は、ほぼ下向きに並進し、それにより、クラッチ104は、容器の開口に少なくとも部分的に挿入される。平行移動は、並進ホイール306が並進カム422のバンプまたは他の要素から離れて移動することによって発生し、その結果、並進ホイール306は、概して下向きに並進する。並進移動は、並進ホイール306が並進カム422のバンプまたは他の要素から離れて移動することによって発生し、その結果、並進ホイール306は、概して下向きに並進する。
クラッチ104が少なくとも部分的に容器の開口内に入ると、シャフト102およびクラッチ104が、静止ベルト314と接触するスピンドルシャフト組立体300の駆動プーリ304によって回転する。クラッチ104の回転により、ローラ108が容器の開口の内面およびカム面110に係合する。クラッチ104が容器に係合すると、容器は第1の方向に回転する。次いで、1つまたは複数のナイフ424が容器に接触して、開口から余分なプラスチックを切り取ることができる。上記のように、各ナイフ424は、それらの軸の周りを回転するように構成することができ、または各ナイフは、それらの軸に対し静止し、容器が回転することでナイフ424がプラスチックを切断するのを助けることができる。
容器の回転は、駆動プーリ304が静止ベルト414と接触している間、および、スピンドルシャフト組立体300が主タレットシャフト406の軸の周りを周回するときに維持される。スピンドルシャフト組立体300が静止ベルト314を超えて移動すると、駆動プーリ304は回転を停止する。その後、駆動プーリ304は、逆回転板420に接触する。
逆回転プレート420は、シャフト102およびクラッチ104を、第1の方向とは反対の第2の方向に回転させる。上記のように、第2の方向への回転は、ローラ108を容器の開口内面から係合解除し、これにより容器はクラッチ104から切り離される。同時に、またはその後、並進ホイール306が、並進カム422上の傾斜、隆起、または他の要素に接触し、これにより、並進ホイール306は、概して上向きに並進する。したがって、シャフト102およびクラッチ104もまた並進ホイール306と共にほぼ上方に並進し、クラッチ104が容器の開口から引き抜かれる。その後、容器を取り外すことができる。スピンドルシャフト組立体300が、トリミングすべき新しい容器の上にあるときに、並進ホイール306は、実質的に逆方向である下方向に並進することができ、その後、上記工程を繰り返すことができる。
スピンドルシャフト組立体300は、支持プレート408の単一の回転中に時計回りに1回回転し、反時計回りに1回回転するものとして開示されているが、スピンドルシャフト組立体300は、支持プレート408の各回転毎に、時計回りおよび/または反時計回りに2回以上回転できることが企図される。例えば、スピンドルシャフト組立体300は、支持プレート408の1回転毎に時計回りおよび反時計回りに2回以上回転させることができる。そのような実施形態は、支持プレート408の各回転のために2つの容器と嵌合する各スピンドルシャフト組立体300に関連付けられ得る。そのような実施形態では、機械構成400は、複数の時計回りおよび反時計回りの回転を引き起こすために、例えば、別個の静止ベルト414、別個の逆回転プレート420、またはその両方を含むことができる。あるいは、スピンドルシャフト組立体300の個別の回転は、同じ固定ベルト414、逆回転プレート420、またはその両方における異なる部分を含むことができる。スピンドルシャフト組立体300は、回転が望まれるときに、同じ固定ベルト414、逆回転プレート420、またはその両方の上記異なる部分と接触することができる。
これらの各実施形態およびそれらの自明な変形は、以下の特許請求の範囲の請求項に記載の発明の精神および範囲内にあると考えられる。さらに、本概念は、上述の要素および態様のあらゆる組合せおよび副組合せを明示的に含む。
本明細書で利用される場合、「ほぼ」、「約」、「実質的に」、および同様の用語は、この開示の要旨の関係する当業者により一般的に受け入れられている使用に調和した広い意味を有することを意図したものである。本開示を検討する当業者は、これらの用語が、提供される細かい数値範囲に制限することなく、説明されかつ特許請求の範囲に主張される特定の特徴の説明を可能にすることを意図することを理解すべきである。したがって、これらの用語は、記載および請求された要旨の実質的でないまたは重要でない修正または変更が、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲内であると見なされることを示すものとして解釈されるべきである。
様々な実施形態を説明するために本明細書で使用される「例示的」という用語は、そのような実施形態が可能な実施形態の可能な例、表現、および/または例示であることを示すことを意図している(また、そのような用語は、そのような実施形態が必ずしも特別優れた、または最上級の例であることを暗示することを意図するものではない)ことに留意されたい。
本明細書で使用される「結合された」、「接続された」、および「取り付けられた」などの用語は、2つの部材が互いに直接的または間接的に結合することを意味する。このような結合は、固定的(例:永続的)または移動可能(例:取り外し可能または解放可能)の場合がある。このような接合は、2つの部材、または2つの部材と任意の追加の中間部材とが単一体として互いに一体的に形成されるか、2つの部材、または2つの部材と任意の追加の中間部材とが互いに取り付けられることによって達成され得る。
本明細書における要素の位置(例えば、「上」、「下」、「上方」、「下方」、等)への言及は、単に図中の様々な要素の向きを説明するために使用される。様々な要素の向きは他の例示的な実施形態によって異なる可能性があり、そのような変形は、本開示に含まれることが意図されていることに留意されたい。
様々な例示的な実施形態に示されるような機械モジュールおよび/または機械構成の構造および配置は例示にすぎないことに留意することが重要である。本開示において詳細に説明された実施形態はごくわずかであるが、本開示を検討する当業者は、本明細書に記載の主題の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの修正(例:さまざまな要素のサイズ、寸法、構造、形状、比率のバリエーション、パラメータの値、取付け配置、材料の使用、色、向きなど)が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されたものとして示される要素は複数の部品または要素から構成することができ、要素の位置は逆にされるか、あるいは変化し得、かつ、各要素の性質もしくは数または位置は変更または変化し得る。任意のプロセスまたは方法ステップの順序あるいは手順は、代替の実施形態によって変更または再手順化することができる。他の置換、修正、変更、および/または、省略もまた、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な例示的な実施形態の設計、動作条件、および配置においてなされ得る。
100 クラッチ組立体
102 シャフト
104 クラッチ
106 カム
108 クラッチローラ
108a 縁部
110 カム面
112 スロット
114 外周縁
202 容器
204 開口
208 間隙
300 スピンドルシャフト組立体
302 回転ボールスプライン
304 駆動プーリ
306 並進ホイール
308 回転防止ロッド
400 機械構成
402 フレーム
404 一次タレット
406 主タレットシャフト
408 支持プレート
412 遊びプーリ
414 静止ベルト
418 テンショナ
420 逆回転プレート
422 並進カム
424 ナイフ

Claims (19)

  1. 開口を有する容器を取り扱うためのクラッチ組立体であって、
    第1の方向、および該第1の方向と反対の第2の方向に回転するように構成されたシャフトと、
    前記シャフトの第1の端部において、前記容器の前記開口内に少なくとも部分的に適合するように構成されたクラッチと、を備え、前記クラッチが、
    少なくとも2つのカム面を有するカムと、
    少なくとも2つのローラであって、各ローラが、前記シャフトが前記第1の方向に回転したときに前記容器の前記開口の内面および前記少なくとも2つのカム面のカム面に対して係合し、かつ、前記シャフトが前記第2の方向に回転したとき前記容器の前記開口の前記内面および前記カム面から離脱するように構成された少なくとも2つのローラと、を備えてなる、
    クラッチ組立体。
  2. 前記少なくとも2つのローラは、前記クラッチの周りにほぼ等間隔に配置された3つのローラを含む、請求項1に記載のクラッチ組立体。
  3. 前記クラッチは少なくとも2対のスロットを含み、かつ、前記少なくとも2つのローラの各ローラは、前記少なくとも2対のスロットの少なくとも1対のスロット内および同スロット間に位置するように構成される、請求項1に記載のクラッチ組立体。
  4. 前記少なくとも2対のスロットの各スロット対は、各スロットの第1の端部が各スロットの第2の端部よりもクラッチの周囲に近くなるように配置されている、請求項3に記載のクラッチ組立体。
  5. 前記少なくとも2つのカム面は、各カム面の第1の端部が各カム面の第2の端部よりもクラッチの周囲に近くなるように配置されている、請求項4に記載のクラッチ組立体。
  6. 前記クラッチは2つのスロットを含み、かつ、前記少なくとも2つのローラは、前記2つのスロット内および同スロット間に位置するように構成される、請求項1に記載のクラッチ組立体。
  7. 前記少なくとも2つのカム面は、各カム面の第1の端部が各カム面の第2の端部よりもクラッチの周囲に近くなるように配置されている、請求項1に記載のクラッチ組立体。
  8. 容器を扱うためのクラッチ組立体であって、
    第1の方向、および該第1の方向と反対の第2の方向に回転するように構成されたシャフトと、
    前記シャフトの第1の端部に結合されたクラッチと、を備え、前記クラッチが、
    該クラッチの外周縁を超えて径方向に延びる第1の位置に移動するように、かつ、該クラッチの外周縁に対し径方向に、面一または内方に延びて前記第1の位置から離れるように構成された少なくとも2つのローラを含んでなる、
    クラッチ組立体。
  9. 容器を扱うためのスピンドルシャフト組立体であって、
    回転ボールスプラインと、
    前記回転ボールスプラインに接続されたクラッチ組立体と、を備え、前記クラッチ組立体は、
    前記回転ボールスプラインに基づいて並進移動および回転するよう構成されたシャフトと、
    前記シャフトの第1の端部に結合され、容器の開口内に少なくとも部分的に適合するよう構成されたクラッチと、を備え、前記クラッチは、
    少なくとも2つのカム面を有するカムと、
    少なくとも2つのローラであって、各ローラが、前記シャフトが第1の方向に回転したときに前記容器の前記開口の内面および前記少なくとも2つのカム面のカム面に対して係合し、かつ、前記シャフトが第2の方向に回転したとき前記容器の前記開口の前記内面および前記カム面から離脱するように構成された少なくとも2つのローラと、を備え、
    該スピンドルシャフト組立体が、さらに、
    前記クラッチ組立体を移動させるよう構成された第1の駆動機構と、
    前記クラッチ組立体を回転させるよう構成された第2の駆動機構と、
    を備えてなるスピンドルシャフト組立体。
  10. 前記第1の駆動機構が前記シャフトに結合された並進ホイールである、請求項9に記載のスピンドルシャフト組立体。
  11. 前記第2の駆動機構が前記回転ボールスプラインに結合された駆動プーリである、請求項9に記載のスピンドルシャフト組立体。
  12. 前記回転ボールスプラインに結合された一対の回転防止ロッドを備える、請求項9に記載のスピンドルシャフト組立体。
  13. 機械構成であって、
    回転するように構成された支持プレートであり、該支持プレートに結合された少なくとも1つのスピンドルシャフト組立体を含み、該少なくとも1つのスピンドルシャフト組立体が、容器を扱うよう構成されているとともに、
    回転ボールスプラインと、
    前記回転ボールスプラインに接続され、かつ並進移動および回転するように構成されたクラッチ組立体と、
    前記クラッチ組立体に並進運動を与えるよう構成された第1の駆動機構と、
    前記クラッチ組立体に回転運動を与えるよう構成された第2の駆動機構と、
    を備える支持プレートと、
    前記第2の駆動機構に接触して該第2の駆動機構に第1の方向の回転運動を与えるように構成された逆回転プレートと、
    前記第2の駆動機構に接触して該第2の駆動機構に前記第1の方向と逆の第2の方向の回転運動を与えるように構成された静止ベルトと、
    を備えてなる機械構成。
  14. 前記第1の駆動機構によって前記並進運動を生じる不均一な頂面を有する並進カムを備える、請求項13に記載の機械構成。
  15. 前記第1の駆動機構は、並進運動を生じるべく前記クラッチ組立体に結合されて前記並進カムの1つ以上の要素にわたって移動するよう構成された並進ホイールである、請求項14に記載の機械構成。
  16. 該機械構成内で前記支持プレートを回転させるよう構成された主タレットシャフトを備え、
    該主タレットシャフトの回転によって、各スピンドルシャフト組立体の前記第2の駆動機構が前記逆回転プレートおよび前記静止ベルトに接触し、前記第1の方向および前記第2の方向の前記回転運動をそれぞれ付与する 請求項13に記載の機械構成。
  17. 前記第2の駆動機構が前記回転ボールスプラインに結合された駆動プーリである、請求項13に記載の機械構成。
  18. 前記クラッチ組立体が、
    前記回転ボールスプラインに基づいて並進移動および回転するよう構成されたシャフトと、
    前記シャフトの第1の端部に結合され、容器の開口内に少なくとも部分的に適合するよう構成されたクラッチと、を備え、前記クラッチが、
    少なくとも2つのカム面を有するカムと、
    少なくとも2つのローラであって、各ローラが、前記シャフトが前記第1の方向に回転したときに前記容器の前記開口の内面および前記少なくとも2つのカム面のカム面に対して係合し、かつ、前記シャフトが前記第2の方向に回転したとき前記容器の前記開口の前記内面および前記カム面から離脱するように構成された少なくとも2つのローラと、を備えてなる、請求項17に記載の機械構成。
  19. 容器を該容器の開口を介してトリミングする方法であって、
    クラッチの少なくとも一部を前記容器の前記開口内に挿入する工程であって、前記クラッチは、少なくとも2つのローラと、少なくとも2つのカム面を有するカムとを有し、前記少なくとも2つのローラの各ローラは前記少なくとも2つのカム面の各カム面に対応している、挿入する工程と、
    前記少なくとも2つのローラを前記容器の前記開口の内面および前記少なくとも2つのカム面に係合させるべく、前記クラッチを第1の方向に回転させる工程と、
    前記容器が前記少なくとも2つのローラおよび前記クラッチと係合している状態で、前記容器に少なくとも1つのナイフを当てることにより前記容器をトリミングする工程と、
    前記トリミングの完了後、前記クラッチを前記第1の方向と逆の第2の方向に回転させて、前記少なくとも2つのローラを前記容器の前記開口の前記内面から離脱させる工程と、
    前記クラッチを前記容器から引き抜く工程と、
    を備えてなるトリミング方法。
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