JP2024030948A

JP2024030948A - キャッピング装置

Info

Publication number: JP2024030948A
Application number: JP2022134202A
Authority: JP
Inventors: 久和青塚; Hisakazu Aotsuka
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2024-03-07

Abstract

【課題】効率的にキャッピングヘッドの交換を行えるキャッピング装置を提供する。【解決手段】マルチキャッパ１２の連結部５０に係止部を設ける。キャッピングヘッド２２に揺動軸を中心に揺動可能とされ、上端に係止部と係合可能な係止爪が設けられるとともに、付勢手段によって係止爪が互いに接近する方向に付勢される一対の連結アーム５２を設ける。揺動軸より下方にキャッピングヘッド２２の軸部から外側に突出する突出部を設ける。係止爪が係止部に係合した状態において連結アーム５２の内側に挿入されて連結アーム５２を押し広げる解除部材と、突出部の下方に係合して連結部５０から離脱したキャッピングヘッド２２を支持可能な支持部材を設ける。解除部材と支持部材を待機位置と解除位置との間で軸部３４に交差する方向に沿って移動させるエアシリンダを設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、複数種類のキャップに対応可能なマルチキャッパに関する。

複数の種類のキャップに対してキャッピングを行うマルチキャッパでは、チャック等を備えるキャッパ本体の先端のキャッピングヘッドを交換可能な交換ユニットとし、取り扱われるキャップに合わせてキャッピングヘッド（交換ユニット）をキャッパ本体先端に取り付けることで異なるキャップのキャッピングに対応している（特許文献１）。特許文献１の構成では、交換ユニットの上端に位置するロッド状の接続部をキャッパ本体の連結具に設けられた下向きにバネ付勢される締結部内に挿入し、接続部の突起を締結部に係合させることで交換ユニットをキャッパ本体に連結している。また、交換ユニットを取り外すときには、バネ付勢力に抗して締結部を押し上げることで接続部と締結部の係合が解除される構成とされている。

特許第６８８２６７０号公報

しかし、特許文献１の構成では、作業者が締結部を操作して交換ユニットの着脱を行わなければならず作業効率が悪い。

本発明は、効率的にキャッピングヘッドの交換を行えるキャッピング装置を提供することを課題としている。

本発明の第１の発明であるキャッピング装置は、駆動源によって回転される駆動軸に連結部を介して着脱自在に連結されるとともに、キャップに係合する第１のキャッピングユニットと、前記連結部から前記第１のキャッピングユニットを取り外すとともに、当該第１のキャッピングユニットと異なるキャップに係合する第２のキャッピングユニットを前記連結部に取り付けるユニット交換手段と、を備えたキャッピング装置において、前記連結部には係止部が設けられており、前記第１及び第２のキャッピングユニットの上部には、揺動軸を中心に揺動可能とされ、上端に前記係止部と係合可能な係止爪が設けられるとともに、付勢手段によって前記係止爪が互いに接近する方向に付勢された少なくとも一対の連結アームが設けられ、前記連結アームの揺動軸より下方に前記キャッピングユニットの外周面から突出する突出部を設け、前記キャッピングユニット交換手段は、前記係止爪が前記係止部に係合した状態において前記連結アームの内側に挿入可能とされて前記連結アームを押し広げることが可能な解除部材と、前記突出部に下方から係合することにより、前記連結部から離脱した前記キャッピングユニットを支持可能な支持部材と、前記解除部材及び支持部材を待機位置と解除位置との間で前記キャッピングユニットの軸心に交差する方向に沿って移動させる移動手段とを備えることを特徴としている。

本発明の第２の発明であるキャッピング装置は、第１の発明において、解除位置に配置される前記支持部材に支持される前記キャッピングユニットを、解除位置と解除位置の鉛直下方のキャッピングユニット受け渡し位置との間で移動させる昇降手段を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、簡便な構造により、効率的にキャッピングヘッドの交換を行えるキャッピング装置を提供することができる。

本実施形態のキャッピング装置の容器搬送方向（Ｘ軸方向）に沿った側面図である。図１のキャッピング装置のＸ軸方向に垂直なＹ軸方向から見た側面図である。クランプが取り付けられたクランプ保持プレートの平面図である。連結部近傍の構成と、連結部に連結される軸部の上端近傍の構成を示す拡大側面図である。解除部材が取り外され、係止爪が係止部と係合しているときの図４のＢ－Ｂ断面図である。解除部材が連結アームと連結部の隙間に押し込まれ、連結アームがテーパ面により付勢力に抗して広げられた状態が示されるＢ－Ｂ断面図である。支持部材が装着されていない図４のＣ－Ｃ断面である。支持部材が軸部に装着された状態での図４のＣ－Ｃ断面である。支持部材にマグネット用いた変形例のクランプの構成を示す図４のＣ－Ｃ断面である。クランプの支持部材をグリッパ型とした別の変形例の構成を示すＣ－Ｃ断面である。キャップとともに回転させない部材が付属されたキャップのキャッピングを行うキャッピングへッドとマルチキャッパの連結状態を示す別の変形例の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１、図２は、本発明の一実施形態であるキャッピング装置の側面図である。図１はキャッピングされる容器Ｖの搬送方向（Ｘ軸方向）に沿ったキャッピング装置の側面図であり、図２はＸ軸方向に垂直なＹ軸方向から見た側面図である。なお、図面では垂直方向をＺ軸方向として表す。

キャッピング装置１０はライン式のキャッパであり、図１に示されるように複数のマルチキャッパ１２（図示例では３台）が容器搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で配置される。マルチキャッパ１２の上端部は基部１４に取り付けられ、基部１４は図２に示されるように、スライダ１６を介してＹ軸方向に延在するＹ軸レール１８から垂下される。すなわち、３台のマルチキャッパ１２は、キャッピング位置とキャッピングヘッド交換位置との間でＹ軸方向に移動可能である。

キャッピング位置は、マルチキャッパ１２の各々が容器Ｖを一列に搬送する容器搬送コンベヤ２０の真上に配置される位置であり、キャッピング装置１０は同位置において容器Ｖへのキャッピングを行う。一方、キャッピングヘッド交換位置は、キャッピング位置からＹ軸方向にずれた位置にあり、各マルチキャッパ１２のキャッピングヘッドの交換作業が行われる。なお、図２ではキャッピング位置にあるマルチキャッパ１２が破線で描かれる。

マルチキャッパ１２には、異なるキャップに対応した異なる種類のチャックを備えるキャッピングヘッド（キャッピングユニット）が着脱可能である。図１に示すように、キャッピングヘッド交換位置には容器搬送コンベヤ２０と平行して異なるキャッピングヘッドが配置される。図１の例では、３種類のキャッピングヘッド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ（第１～第３キャッピングユニット）が配置される。また、本実施形態では、３台のマルチキャッパ１２に対してキャッピングヘッド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの何れかを同時に着脱するため、それぞれのキャッピングヘッドが３個ずつ用意されている。

キャッピングヘッド交換位置で待機するキャッピングヘッド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、待機ヘッド保持装置２４によって保持される。待機ヘッド保持装置２４は、各キャッピングヘッド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを各々保持するヘッドスタンド２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを備える。ヘッドスタンド２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、それぞれ支持部材２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃによって一体的に支持され、支持部材２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃは、ヘッドスタンド昇降装置３０により、それぞれ独立して昇降可能に支持される。支持部材２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃはそれぞれ待機位置Ｐ１と第１受渡位置Ｐ２との間で昇降可能であり、図１では、支持部材２８Ａ、すなわちキャッピングヘッド２２Ａが第１受渡位置Ｐ２まで上昇され、支持部材２８Ｂ、２８Ｃ、すなわちキャッピングヘッド２２Ｂ、２２Ｃが待機位置に待機された状態が示される。

なお、以下の説明では、キャッピングヘッド２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃをキャッピングヘッド２２、ヘッドスタンド２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃをヘッドスタンド２６、支持部材２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを支持部材２８で代表させて説明を行う。

図２には、待機位置に保持されるキャッピングヘッド２２が、キャッピングヘッド交換位置のマルチキャッパ１２に取り付けられるまで（あるいはマルチキャッパ１２に取り付けられたキャッピングヘッド２２が取り外されて待機位置に移動されるまで）の各工程における様子が示される。

まず、キャッピングヘッド２２のマルチキャッパ１２への取付工程について図２を参照して説明する。待機位置Ｐ１にある支持部材２８が第１受渡位置Ｐ２にまで上昇されると、側方からＹ軸方向に沿ってヘッド保持部３２が移動してきて、第１受渡位置Ｐ２にあるキャッピングヘッド２２の軸部３４を保持する。ヘッド保持部３２は、軸部３４を両側から把持するグリッパを備え、軸部３４の側面の対応箇所にはグリッパの爪が係合する凹部３４Ａが設けられている。ヘッド保持部３２の基端部にはグリッパを開閉するためのグリッパ開閉シリンダ３２Ａが設けられ、スライダ３６を介してＹ軸方向に延在するＹ軸レール３８に摺動自在に保持される。ヘッド保持部３２は受取位置１においてキャッピングヘッド２２を把持すると、Ｙ軸レール３８に沿ってマルチキャッパ１２の真下に位置する第２受渡位置Ｐ３へとキャッピングヘッド２２を移動する。なお、スライダ３６はアクチュエータ３８ＡによりＹ軸レール３８に沿って往復動される。

図１に示されるように、マルチキャッパ１２が取り付けられた基部１４のＸ軸方向の一方の端部には、本実施形態のクランプ４０を昇降可能に支持するクランプ昇降装置４２が設けられる。すなわち、基部１４の一方の端部にはスライダ４２Ａを摺動自在に保持し、基部１４から下方に向けてＺ軸方向に延在するＺ軸レール４２Ｂと、スライダ４２ＡをＺ軸レール４２Ｂに沿って昇降させるスライダ昇降モータ４２Ｃが設けられる。スライダ４２ＡにはＸ軸方向に延在するブラケット４４が設けられブラケット４４にはクランプ保持プレート４６が取り付けられる。

クランプ保持プレート４６は、３台のマルチキャッパ１２の側方を横切って延在し、図３に示されるように、マルチキャッパ１２側の面には各クランプ４０を軸部３４と干渉しない待機位置と、軸部３４と係合する解除位置との間でＸ軸方向に進退させるエアシリンダ４８が設けられる。なお、図３はクランプ４０が取り付けられたクランプ保持プレート４６の平面図である。

本実施形態のキャッピングヘッド２２は、後述するように軸部３４に設けられた揺動軸５６に軸支され、軸部３４の上端よりも上方に延出する一対の連結アーム５２の先端に設けられた係止爪５２Ａを連結部５０の係止部５０Ｂに係合させることで軸部３４を連結部５０に連結する。クランプ４０は、連結アーム５２の連結部５０との係合を解除する解除部材４０Ａと、揺動軸５６よりも下方の軸部３４に設けられた突出部３４Ｂに係合してキャッピングヘッド２２を支持する支持部材４０Ｂとを備える。解除部材４０Ａは支持部材４０Ｂの上方に配置され、それぞれエアシリンダ４８からＹ軸方向に延出する支持板５４の先端に取り付けられる。図３では、便宜的に左端のクランプ４０のみ解除部材４０Ａと支持部材４０Ｂが描かれ、中央および右端のクランプ４０は、それぞれ下側の支持部材４０Ｂのみ、上側の解除部材４０Ａのみが描かれるが、実際には各クランプ４０ともに解除部材４０Ａおよび支持部材４０Ｂを備える。

クランプ４０は、クランプ昇降装置４２により第２受渡位置Ｐ３でヘッド保持部３２により保持されるキャッピングヘッド２２の軸部３４高さまで下降可能である。クランプ４０が第２受渡位置Ｐ３まで下降されるとき、各クランプ４０は図３において右寄りに退避されており（退避位置）、第２受渡位置Ｐ３に達するとエアシリンダ４８によりＸ軸方向に沿って左側の解除位置まで移動される。これによりクランプ４０は、第２受渡位置Ｐ３に保持されるキャッピングヘッド２２の軸部３４に係合する。すなわち、解除部材４０Ａは後述するように連結アーム５２と軸部３４との間に形成される隙間（連結アーム５２の内側）に挿入されて連結アーム５２を開放する。また、支持部材４０Ｂは軸部３４に設けられた突出部３４Ｂの下側に係合する。

キャッピングヘッド２２の軸部３４がクランプ４０と係合して支持されると、ヘッド保持部３２のグリッパが開放され、クランプ４０およびこれに支持されるキャッピングヘッド２２は、クランプ昇降装置４２によりマルチキャッパ１２に向けて上昇される。後述するように、キャッピングヘッド２２の軸部３４の上端は、着脱位置Ｐ４においてマルチキャッパ１２の連結部５０に係合する。軸部３４の上端が連結部５０に係合すると、エアシリンダ４８は各クランプ４０をＸ軸方向に沿って退避位置にまで移動させ、解除部材４０Ａと支持部材４０Ｂは軸部３４から離脱する。これにより連結アーム５２は閉じられ、キャッピングヘッド２２の軸部３４の上端がマルチキャッパ１２の連結部５０に固定される。

一方、連結部５０に取り付けられているキャッピングヘッド２２を取り外す場合には上記工程を逆に行う。すなわち、クランプ４０をクランプ昇降装置４２により着脱位置Ｐ４へと移動するとともに、エアシリンダ４８によりクランプ４０を待機位置から解除位置へと移動し、解除部材４０Ａにより連結部５０との連結が解除されたキャッピングヘッド２２を支持部材４０Ｂにより支持する。その後クランプ昇降装置４２を駆動して解除位置の鉛直直下にある受渡位置Ｐ３へとキャッピングヘッド２２を移動する。そしてヘッド保持部３２により軸部３４を保持するとともにクランプ４０を待機位置へと移動し、Ｙ軸レール３８に沿ってキャッピングヘッド２２を受渡位置Ｐ２へ移動した後、ヘッドスタンド２６により待機位置Ｐ１へと移動する。

図４は、マルチキャッパ１２の連結部５０近傍の構成と、連結部５０に連結されるキャッピングヘッド２２の軸部３４の上端近傍の構成を示す拡大側面図である。図４を参照してキャッピングヘッド２２のマルチキャッパ１２への取り付けおよび解除の工程をより詳細に説明する。

キャッピングヘッド２２の軸部３４には、凹部３４Ａの少し上方にキャッピングユニット２２の外周面から外側にフランジ状に突出する突出部３４Ｂが設けられる。また、軸部３４の上端近傍には、軸部３４を挟むように一対の連結アーム５２が揺動軸５６によって軸支される。連結アーム５２は軸部３４の上端よりも上方にまで延出し、揺動軸５６周りに揺動することにより開閉される。連結アーム５２の上端には内側に折れ曲がった係止爪５２Ａが設けられ、連結アーム５２は揺動軸５６周りに巻回されたトーションばね５６Ａによって係止爪５２Ａが互いに接近する方向（閉じる方向）に付勢される。なお、トーションバネ５６Ａに代えて、圧縮ばねを軸部３４と揺動軸５６の下方に延出する連結アーム５２との間に設けることで連結アーム５２を閉じる方向に付勢してもよく、付勢方法は本実施形態に限定されるもものではない。

一方、マルチキャッパ１２の連結部５０は、マルチキャッパ１２の駆動軸５８の下端に設けられる。駆動軸５８はキャッピングヘッド２２の下端に設けられ、キャップＣの天面に押接されるキャップ当接部６０（図２参照）を回転させるための軸であり、基部１４内に設けられた駆動源からの回転力をマルチキャッパ１２からキャッピングヘッド２２へと伝達する。連結部５０の外径はキャッピングヘッド２２の軸部３４の外径よりも僅かに大きく、その底面には軸部３４の上端部が嵌合可能である。連結部５０の側面には、軸方向に沿ってキー溝５０Ａが形成され、軸部３４の先端が連結部５０に嵌合されると、キャッピングヘッド２２の軸部３４の上端側面に設けられたキー３４Ｃがキー溝５０Ａに係合する。これにより軸部３４は駆動軸５８と回転方向に一体化され、駆動軸５８の回転力がキャップ当接部６０へと伝達される。

また、連結部５０には係止爪５２Ａと係合する係止部５０Ｂが設けられる。本実施形態では連結部５０の上端部が外側に延出して係止部５０Ｂとして構成される。付勢力により連結アーム５２が閉じられると、係止爪５２Ａが係止部５０Ｂに係合し、軸部３４が連結部５０に固定される。

より詳細には、係止部５０Ｂは、下から上に向かって拡径するテーパ形状（円錐台形状）を呈し、軸部３４の上端が連結部５０に向けて押し上げられると、係止爪５２Ａの先端が係止部５０Ｂのテーパ面に沿って徐々に押し広げられ、連結アーム５２はトーションバネ５６Ａの付勢力に抗して押し広げられる。その後、軸部３４の上端が連結部５０に嵌合されると、係止爪５２Ａの先端がテーパ形状の係止部５０Ｂを乗り越え、連結アーム５２はトーションバネ５６Ａの付勢力によって閉じられる。これにより係止爪５２Ａが係止部５０Ｂの外周縁に両側から係合し軸部３４が連結部５０に固定される。

一方、クランプ４０の解除部材４０ＡはＵ字形状を呈し、連結アーム５２と連結部５０の間にその左右の先端部が挿入可能である。すなわち、解除部材４０Ａの先端部の内側の側辺は互いに平行であり、その距離は連結部５０の外径に略一致する。解除部材４０Ａの先端部の外側の側辺は、先端に行くほど細くなるテーパ面４１として形成される。解除部材４０Ａの先端は、連結アーム５２が閉じているときに、揺動軸５６と係止爪５２Ａの間にあって連結部５０（キャッピングユニットの外周面）と連結アーム５０の間に形成される隙間に挿入可能であり、解除部材４０Ａが根元まで押し込まれると、連結アーム５０は押し開かれて係止爪５２Ａと係止部５０Ｂの係合が解除される。

図５は、解除部材４０Ａが取り外され、係止爪５２Ａが係止部５０Ｂと係合しているときの図４のＢ－Ｂ断面図であり、連結アーム５２と連結部５０の配置が示される。図６は、解除部材４０Ａが連結アーム５２と連結部５０の隙間に押し込まれ、連結アーム５２がテーパ面により付勢力に抗して広げられた状態が示されるＢ－Ｂ断面図である。

一方、クランプ４０の支持部材４０Ｂは、軸部３４の突出部３４Ｂ下に係合するＵ字形を呈する部材である。支持部材４０Ｂの内周縁は軸部３４に適合する形状とされている。支持部材４０Ｂが突出部３４Ｂ下に装着され、さらに、解除部材４０Ａによって係止爪５２Ａと係止部５０Ｂの係合が解除されると、キャッピングヘッド２２が駆動軸５８の連結部５０から脱落する。連結部５０から脱落したキャッピングヘッド２２の突出部３４Ｂは、クランプ４０の支持部材４０Ｂによって支持され、キャッピングヘッド２２はクランプ４０によって保持される。すなわち、キャッピングヘッドはクランプ４０の支持部材４０Ｂからぶら下がった状態で保持される。図７に支持部材４０Ｂが装着されていない図４のＣ－Ｃ断面が示され、図８には支持部材４０Ｂが軸部３４に装着された状態での図４のＣ－Ｃ断面が示される。

以上のように、本実施形態のキャッパによれば、解除部材４０Ａと支持部材４０Ｂを備えるクランプ４０を用いることでキャッピングヘッド２２のマルチキャッパ１２への着脱を自動で行うことができ、効率的にキャッピングヘッドの交換を行える。

次に図９～図１１を参照して、本実施形態のキャッパの変形例について説明する。

図９は、本実施形態のクランプ４０の支持部材４０Ｂにマグネット用いた変形例の構成を示す。軸部３４に磁性体を用いる場合、支持部材４０ＢのＵ字形の基底部にマグネット６２を設けることで軸部３４と支持部材４０Ｂの係合をより強固にすることができる（多少の振動によってもキャッピングヘッド２２がクランプ４０から脱落しない）。

図１０は、クランプ４０の支持部材４０Ｂをグリッパ型とした別の変形例の構成を示す。Ｕ字形の支持部材４０Ｂは、アーム部と基底部に分離される。両アーム部の基端部は基底部に設けた揺動軸６４に軸支され、アーム部は、例えば圧縮バネ６６により閉じる方向に付勢される。圧縮バネ６６は、例えば揺動軸６４を挟んで先端部とは反対側に延出する基端部の間に設けられ、基端部の外側には、先端部が開きすぎることを防止するストッパ６８が設けられてもよい。なお、先端部の形状は軸部３４が支持部材４０Ｂに完全に押し込まれたときに、先端部の先端が軸部３４を取り囲むような形成されていてもよい。

図１１は、取り付けられるキャッピングヘッドが、ディスペンサ付きのキャップのキャッピングを行う場合など、キャップとともに回転させない部材がキャップに付属する場合に対応する変形例である。軸部３４の周りには軸部３４に対して回転自在であり、回転させない部材に係合する方向規制部７０が配置され、方向規制部７０の側面からは係合ピン７２が上向に延出する。係合ピン７２は、軸部３４が連結部５０に連結されるとき、マルチキャッパ１２の固定部に取り付けられた係止部材７４に係合するように構成される。これにより回転を行わない方向規制部７０を設けることが可能になる。

なお、本実施形態において連結アームは一対とされたが、連結アームを２以上設けてもよく、その場合軸部周りに回転対称に配置されることが好ましい。

１０キャッピング装置
２２キャッピングヘッド（キャッピングユニット）
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃキャッピングヘッド（第１～第３キャッピングユニット）
３４Ｂ突出部
４０クランプ
４０Ａ解除部材
４０Ｂ支持部材
４１テーパ面
５０連結部
５０Ｂ係止部
５２連結アーム
５２Ａ係止爪
５６揺動軸
５８駆動軸

Claims

駆動源によって回転される駆動軸に連結部を介して着脱自在に連結されるとともに、キャップに係合する第１のキャッピングユニットと、
前記連結部から前記第１のキャッピングユニットを取り外すとともに、当該第１のキャッピングユニットと異なるキャップに係合する第２のキャッピングユニットを前記連結部に取り付けるユニット交換手段と、を備えたキャッピング装置において、
前記連結部には係止部が設けられており、
前記第１及び第２のキャッピングユニットの上部には、揺動軸を中心に揺動可能とされ、上端に前記係止部と係合可能な係止爪が設けられるとともに、付勢手段によって前記係止爪が互いに接近する方向に付勢された少なくとも一対の連結アームが設けられ、
前記連結アームの揺動軸より下方に前記キャッピングユニットの外周面から突出する突出部を設け、
前記キャッピングユニット交換手段は、前記係止爪が前記係止部に係合した状態において前記連結アームの内側に挿入可能とされて前記連結アームを押し広げることが可能な解除部材と、前記突出部に下方から係合することにより、前記連結部から離脱した前記キャッピングユニットを支持可能な支持部材と、前記解除部材及び支持部材を待機位置と解除位置との間で前記キャッピングユニットの軸心に交差する方向に沿って移動させる移動手段とを備える
ことを特徴とするキャッピング装置。
解除位置に配置される前記支持部材に支持される前記キャッピングユニットを、解除位置と解除位置の鉛直下方のキャッピングユニット受け渡し位置との間で移動させる昇降手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のキャッピング装置。