JP3596042B2

JP3596042B2 - ガス置換装置を備えたキャッパ

Info

Publication number: JP3596042B2
Application number: JP22734594A
Authority: JP
Inventors: 宏明北元; 弘明木越
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH0872816A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はキャッパに係り、特に、内部に液体等が充填された容器のヘッドスペース内の空気を無菌ガス等に置換するガス置換装置を備えたキャッパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
容器内に液体等の内容物を充填し、その後、その容器のヘッドスペース内に残留している空気を無菌ガス等によって置換した後、キャッピングを行なって容器内を密封することにより、酸化等による充填液の変質を防止することが従来から行なわれている。
【０００３】
キャッピングを行なう前に、容器内に残留している空気を無菌ガス等に置換する方法として、例えば、充填機からキャッパ本体への送びん経路上に多数のノズルを配置し、容器がキャッパ内に供給されてキャッピングが行なわれる直前まで、搬送中の容器の口部内に直接置換用ガスを吹付ける方法や、上記送びん経路にガストンネル等の置換ガス濃度の高い雰囲気の通路を設けて、充填後の容器をこの通路内を通過させ、その直後にキャッパに供給してキャッピングを行なう等の方法が従来から行なわれていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、その構造上、キャッピングが行なわれる位置の手前までしか置換作用を行なうことができず、キャップと容器とが接する最も重要なキャッピング時点では、外気の巻き込みが生じる等により、置換ガスの使用量の割に充分な置換効率を得ることができないという問題があった。また、上記のように充填機からキャッパへの搬送経路内でガス置換を行なうようにした構成では、構造が複雑になり、しかも、送びん用のアタッチメントに取付けられる部品の数が多く、異なる形状の容器に兼用する場合の型替えに時間がかかるという問題もあった。
【０００５】
そこで、キャッパ内において、容器の上部を密封した空間で覆い、この空間内を無菌ガス等で置換した状態にしてキャッピングを行なうようにした、置換効率の良いガス置換装置を備えたキャッパが提案されている（特公昭５７−５７５５号、特公昭５８−４８４３８号）。
【０００６】
上記第１の公報（特公昭５７−５７５５号）に記載された装置は、「下端の開口部に環状のシールパッキン３を設けた筒状本体１と、この筒状本体１に昇降可能に挿通した筒状のプランジャ４と、筒状のプランジャ４の下端に設けられた可動爪１３および１４から成るチャック１５と、チャック１５の開閉を行なう昇降可能なロッド２０および筒状本体１内の空間３５に無菌気体を供給する装置」等を備えている。この打栓装置では、「上記チャック１５によって栓Ａを挾持した後、筒状本体１の下方に供給した充填済みのびんＢをリフトシリンダによって持上げ、びんＢの肩部ｂをシールパッキン３に圧接させ、この状態で、筒状本体１内の空間を真空化し、さらに無菌気体の吹込み等を行なって所望の雰囲気にし、この雰囲気中で、栓Ａを保持しているプランジャ４を下降させることによりキャッピングを行なう」ようになっている。
【０００７】
また、第２の公報（特公昭５８−４８４３８号）に記載された装置は、「下方のみが開口したカップ状をし、その下縁にリング状ゴムパッキン４０を有する遮蔽室３４と、遮蔽室３４の中心を貫通し、その下端に吸着ヘッド４１が設けられたスピンドル３９およ遮蔽室内５６を真空ポンプに連通する真空排気系」等を備えている。この真空施栓装置では、「まず遮蔽室３４が下降してパッキン４０が瓶の肩部に当接して瓶を押えるとともに遮蔽室内５６を外部と遮断し、吸着ヘッド４１によってゴム栓を吸着保持し、つづいて真空排気系が開いて遮蔽室内５６が所定の真空度に所定時間保たれ、その後、吸着ヘッド４１が下降して瓶口にゴム栓を完全に施栓する」ようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記両公報に記載されたキャッパの構成では、内容物が充填された容器をキャッパ内に供給した後、下端部にシールパッキンを備えた筒状本体あるいは遮蔽室を容器の肩部に密着させてその内部空間を外部から遮断し、その内部空間に無菌ガスを吹込み、または真空化する等により所望の雰囲気にし、その雰囲気中でキャッピングを行なうので、容器のヘッドスペース内の空気を効率良く置換することができるが、いずれも、筒状の部材（筒状本体あるいは遮蔽室）の下端開口部に設けられたシールパッキンを、容器の肩部に密着させることにより、密閉した空間を形成するするようにしているので、肩部をシールすることができない容器（例えば、ジャムやシャンプー容器等のようにキャップの大きさが容器の胴径とほぼ同じ容器）には適用できないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記欠点を除くためになされたもので、ガス置換効率が高く、しかも、どのような形状の容器にも対応することができる兼用性の高いガス置換装置を備えたキャッパを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガス置換装置を備えたキャッパは、下端に容器の外部形状よりも大きい開口部を有する筒体と、この筒体を昇降させる昇降手段と、上記筒体内を貫通し相対的に昇降可能に支持されたロッドと、このロッドの下端に設けられてキャップを保持可能なキャップ保持手段と、上記ロッドを昇降させる昇降手段と、上記筒体の下方に配置されて開閉可能に構成され、容器の外周面の全周に亘って密着可能な下部シール手段と、上記筒体内に置換用のガスを給排するガス給排手段とを備えており、下部シール手段を閉じることによって上記容器の外周面に密着させた後、この下部シール手段の上面に、筒体を下降させてその開口を密着させることにより外部から隔離された空間を形成し、この空間内にガス供給手段を介して置換用ガスを導入するとともに空間内の空気を排気し、このガス雰囲気中で、キャップを保持しているキャップ保持手段を下降させてキャッピングを行なうようにしたものである。
【００１１】
【作用】
上記構成に係るガス置換装置を備えたキャッパでは、キャッパ内に内容物が充填された容器を供給し、下部のシール手段を閉じることによりその容器の外周面全周に密着させてシールした後、上方の筒体とロッドとを下降させ、筒体の下端開口部を上記シール手段の上面に密着させるとともに、キャップ保持手段に保持されているキャップが容器の口部に対して所定の間隔を有する位置に停止するように上記ロッドの下降を停止させる。その後、上記筒体内の外部から隔離された空間内に、ガス給排手段によって無菌ガス等の置換用ガスを給気するとともに、その空間内の空気を排気して空間内のガス置換を行ない、そのガス雰囲気中でロッドを下降させてキャッピングを行なう。外部から隔離された空間内をガス置換し、その雰囲気中でキャッピングを行なうので容器のヘッドスペース内が効率良くガス置換される。
【００１２】
【実施例】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図３は本発明の一実施例に係るガス置換装置を備えたキャッパの概略平面図であり、図示しない充填機によって内部に液体等の内容物が充填された容器は、容器搬送コンベア２によって連続的に搬送され、入口スターホイール４を介して所定の間隔に位置決めされて上記ガス置換装置を備えたキャッパ（全体として符号１で示す）内に供給される。このキャッパ１内でキャッピングが行なわれた容器は、出口スターホイール６を介して容器搬送コンベア２上に排出されて次の工程に送られる。
【００１３】
本実施例に係るキャッパ１はロータリタイプであり、図１に示す構成のキャッピング装置１０が、センターシャフト１１の周囲に円周方向等間隔で複数個所設けられている（この図では１個所だけを示し他は省略してある）。一方、各キャッピング装置１０の下方の回転テーブル１２上には、各キャッピング装置１０に対応してそれぞれ容器載置部が設けられており、上記入口スターホイール４によってキャッパ１内に供給された容器１４は、この容器載置部上に載せられ、センターガイド１６（図１では記載を省略してあるので図５を参照）によって位置決めされて支持される。各キャッピング装置１０は、上方の回転フレーム１８に昇降自在に支持されたロッド２０と、この昇降ロッド２０の下部外周に嵌合されて、相対的に昇降可能に支持されているカップ状の可動チャンバー２２とを備えている。この可動チャンバー２２は、上面に形成された孔内にブッシュ２４を介して上記昇降ロッド２０が貫通しており、昇降ロッド２０は気密を保持した状態で可動チャンバー２２に相対的に昇降可能に支持されている。昇降ロッド２０の下端の可動チャンバー２２内に位置している部分には、キャップ２６を保持するチャック２８が設けられており、キャッピング時には、上記昇降ロッド２０が下降することにより、このチャック２８に保持されたキャップ２６が上記回転テーブル１２の容器載置部上の容器１４に打栓される。
【００１４】
上記可動チャンバー２２の下方開口部には、全周に亘ってシール部材２２ａが取付けられており、このシール部材２２ａが下方に設けられた相手側の部材（後に説明するアンダーシャッタ）に密着することにより可動チャンバー２２の内部の空間を外部から遮断することができる。また、可動チャンバー２２には、置換ガス給気通路２２ｂおよび排気通路２２ｃが開口しており（図８参照、なおその他の図ではこれら両通路２２ｂ，２２ｃの図示を省略してある。）、図示しない置換ガス供給源から無菌ガス等の置換用ガスを供給するとともに、掃気作用によって空間内部の空気を排出することにより、可動チャンバー２２内を無菌ガス等の雰囲気に容易に置換することができるようになっている。
【００１５】
昇降ロッド２０の上部には、カムフォロア２０ａが取付けられ、固定側の円筒カム３０の外周面に形成されたカム溝３０ａ内に係合しており、回転フレーム１８の回転に伴い、カムフォロア２０ａがカム溝３０ａの軌跡に沿って上下動することにより上記ロッド２０が昇降する。また、可動チャンバー２２の外面にも、カムフォロア２２ｄが取付けられており、上記円筒カム２０よりも下方に設けられた固定の環状カム３２の下面側のカム面に係合している。可動チャンバー２２の内部の下面と、キャップ２６を保持するチャック２８の上面との間にスプリング３４が介装されており、可動チャンバー２２は昇降ロッド２０に対して常時上方に付勢されている。従って、上記回転フレーム１８の回転に伴って、可動チャンバー２２のカムフォロア２２ｄが環状カム３２の下側カム面に沿って移動する際に、可動チャンバー２２が、このカム面に軌跡に応じて、スプリング３４を撓めて昇降ロッド２０に対して強制的に下降される。
【００１６】
上記回転テーブル１８上に等間隔で設けられている各容器載置部の上記センターガイド１６よりも上方には、一対のアーム３４，３５を開閉して容器１４の胴部の外周面全周に亘って密着可能なアンダーシャッタ３６が設けられている（図４および図５参照）。このアンダーシャッタ３６の両アーム３４，３５は、回転テーブル１２を貫通して回転可能に支持された一対の直立したシャッターシャフト３８，３９の上部にそれぞれ取付けられている。これら一対のアーム３４，３５は、容器１４の外面の形状に一致する形状の凹部を有しており、両凹部の内面には、容器１４の外面に密着してシールするシール部材４０，４１が取付けられている。両アーム３４，３５は連動して開閉動作するようになっており、一方のアーム３４を外側へ向けて回転させることにより両アーム３４，３５が離隔し（図４の状態）、また、上記一方のアーム３４を内側へ向けて回転させることにより両アーム３４，３５が閉じて上記シール部材４０，４１が容器１４の外面に密着する（図６の状態）。
【００１７】
両アーム３４，３５が支持されているシャッタシャフト３８，３９の一方３８は、回転テーブル１２を貫通して下方まで延びており、その下端に設けられた水平レバー３８ａ（図１および図２参照）を介してカムフォロア３８ｂが取付けられている。また、回転テーブル１２の下方に設けられた固定テーブル４２上には、このカムフォロア３８ｂがスプリング３７によって弾接される円板カム４４が設けられており、回転テーブル１２の回転に伴って、シャッターシャフト３８のカムフォロア３８ｂがこの円板カム４４のカム曲線に沿って移動すると、シャッタシャフト３８が回転テーブル１２に対して回転し、このシャッターシャフト３８に固定されているアーム３４および他方のアーム３５が逆方向に回転することにより両アーム３４，３５が開閉する。
【００１８】
なお、上記実施例では、キャッピングされる容器１４の外面の形状が円形であるため、両アーム３４，３５の凹部は半円弧状をしているが、適用される容器の形状は、横断面が円形であるものに限らずその他の形状の変形容器でも良く、この場合には、一対のアームを閉じた状態で容器の外形と一致する形状の凹部を有するようにすれば良い。
【００１９】
以上の構成に係るガス置換装置を備えたキャッパ１の作動について説明する。図示しない充填機によって内部に充填液が充填され、容器搬送コンベア２によって搬送されてきた容器１４は、入口スターホイール４を介してキャッパ１内に供給される（図３のＡ位置）。キャッパ１内に供給された各容器１４は、キャッパ１の回転テーブル１２の各容器載置部上に載せられ、センターガイド１６によって位置決めされて支持される。入口スターホイール４からキャッパ１内に容器１４が供給される時点（上記Ａ位置）では、アンダーシャッタ３６は、入口スターホイール４から回転テーブル１２上に乗り移る容器１４に干渉しないように開放した状態になっている（図４参照）。また、図５に示すように、キャップディスク４６によってキャップ２６の受渡しが行なわれる構成の場合には、可動チャンバー２２がチャック２８に対して上昇され、チャック２８が可動チャンバー２２の下方の開口部よりも下側に突出した状態にして、チャック２８を下降させることによりキャップディスク４６上のキャップ２６を受け取る。
【００２０】
図３のＡ位置で容器１４がキャッパ１内に供給された後、回転テーブル１２および回転フレーム１８の回転に伴って、上記アンダーシャッタ３６の下方に延びている側のシャッタシャフト３８の下端にレバー３８ａを介して取付けられているカムフォロア３８ｂが、円板カム４４のカム曲線に沿って移動し、図２に示す状態のように、半径方向の外方へ向けて振られることにより、そのシャッタシャフト３８が回転する。このシャッタシャフト３８の回転とともに、他方のシャッタシャフト３９も回転し、両シャッタシャフト３８，３９の上部に取付けられている一対のアーム３４，３５が互いに接近し、容器１４の外周面に密着してシールする（図６および図７参照）。
【００２１】
アンダーシャッタ３６が閉じると同時に、下端にチャック２８が設けられた昇降ロッド２０と可動チャンバー２２とが、円筒カム３０および環状カム３２のカム曲線に応じてそれぞれ下降を開始する。可動チャンバー２２は、すでに閉じているアンダーシャッタ３６の上面に着座した後下降を停止する。可動チャンバー２２の下端開口部に取付けられているシール部材２２ａが、アンダーシャッタ３６の上面に密着してシールする。容器１４の口部とチャック２８に保持されているキャップ２６は、この時点で外部の雰囲気と隔離される。一方、キャップ２６を保持したチャック２８が取付けられている昇降ロッド２０は、このキャップ２６と容器１４の口部とが所定の間隔を保持した状態、すなわち、容器１４のヘッドスペース内のガス置換を行なうことができるだけの間隔を保持した状態で停止する。このように可動チャンバー２２と昇降ロッド２０とを下降させることにより、可動チャンバー２２の内部の空間を外部から隔離する行程は、上記図３の区間Ｂで行なわれる。
【００２２】
次に、図３の区間Ｃで、ガス置換行程が行なわれる。ここでは、図示しないガス供給源から給気通路２２ｂを介して無菌ガス等の置換用のガスを供給することにより、排気通路２２ｃを介して掃気が行なわれ、可動チャンバー２２の内部の空間がすみやかに給気ガスに置換される（図８参照）。
【００２３】
続いて、図３の区間Ｄにおいて、可動チャンバー２２内の空間が密封されて置換ガスの雰囲気になっている状態で、上記停止していた昇降ロッド２０を円筒カム３０によって再び下降させることにより、その下端に取付けらたチャック２８に保持されているキャップ２６を下方の容器１４の口部に押付けてキャッピングを行なう（図９参照）。
【００２４】
キャッピングが終了した後、図３のＥ区間で、チャック２８を備えた昇降ロッド２０および可動チャンバー２２は、円筒カム３０および環状カム３２によってそれぞれ上昇される。上昇途中で必要に応じて可動チャンバー２２内に残存している置換ガスの排気が行なわれる（図１１参照）。また、アンダーシャッタ３６は、一方のシャッタシャフト３８のカムフォロア３８ｂが円板カム４４によって半径方向内方へ回動されることにより、両アーム３４，３５が開き始め（図１０参照）、キャッピングが終了した容器１４がキャッパ１から出口スターホイール６に引渡される際の送びん軌跡を避けるようになっている。キャッピングの終了した容器１４は、図３のＦ点で、キャッパ１から出口スターホイール６に引渡され、容器搬送コンベア２上に排出されてキャッピングの全行程が完了する。
【００２５】
上記実施例装置では、可動チャンバー２２とアンダーシャッタ３６とによって密封した空間を形成し、容器１４の口部とキャップ２６とを外部から隔離した状態にし、その隔離した空間内に、外部から置換ガスを送り込み、その掃気作用によって可動チャンバー２２内を急速に置換ガス雰囲気とし、その状態のままキャッピングを行なうようにしたので、従来よりも少ない置換ガス量で、しかも、高い置換効率を得ることができる。また、可動シャッタ２２内を外部から隔離した空間とするために、可動チャンバー２２の下端の開口部に設けたシール部材２２ａを、従来のような容器の肩部ではなく、容器１４の周囲をシールするアンダーシャッタ３６に対して密着させるようにしたので、容器の形状に制約されることなく、どのような形状の容器にも対応することができる。しかも、可動チャンバー２２に置換ガス給気通路２２ｂと排気通路２２ｃを設けてあるので、内部のガスをすべて排気通路２２ｃによって収集することが可能であるため、漏洩置換ガス対策も容易である。なお、上記実施例では、キャップ２６を加圧して容器１４の口部に押付けることによりキャッピングを行なうタイプのキャッピング装置１０について説明したが、例えば、スクリュー式キャッパの場合には、上記アンダーシャッタ３６を容器グリッパに兼用させることもできる。また、上記可動チャンバー２２からの排気は、自然および強制のどちらの方式を取ることも可能である。さらに、上記実施例ではロータリ式のキャッパ１について説明したが、ライン式のキャッパに適用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、下端に容器の外形よりも大きい開口を有する筒体を、この筒体の下方に配置され、開閉して容器の外周面に密着可能な下部シール手段の上面に密着させることにより、上記筒体内を外部から隔離した空間とし、この空間内をガス置換した後、そのガス雰囲気中でキャッピングを行なうようにしたので、従来より少ない置換ガス量で、高い置換効率を得ることができる。しかも、密封した空間を形成する筒体を、従来のように容器に直接接触させるのではなく、下部のシール手段に密着させるようにしたので、容器の形状に制約されず、各種形状の容器に対して、密閉した空間内でのキャッピングを行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るガス置換装置を備えたキャッパの要部を示す縦断面図である。
【図２】上記キャッパのアンダーシャッタを開閉するカムの平面図である。
【図３】上記キャッパの概略平面図である。
【図４】上記キャッパの作動を説明する図であり、容器のキャッパへの供給およびキャップの取出しの行程を示す平面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】上記キャッパの作動を説明する図であり、容器の口部を外部の雰囲気から隔離する行程を示す平面図である。
【図７】図６の正面図である。
【図８】上記キャッパの作動を説明する図であり、可動シャッタ内のガス置換行程を示す正面図である。
【図９】上記キャッパの作動を説明する図であり、置換ガス雰囲気中でのキャッピング行程を示す図である。
【図１０】上記キャッパの作動を説明する図であり、キャッピング終了後の排気行程を示す平面図である。
【図１１】図１０の正面図である。
【符号の説明】
１４容器
２０昇降ロッド
２２筒体（可動チャンバー）
２２ｂ置換ガス給気通路（ガス給排手段）
２２ｃ排気通路（ガス給排手段）
２６キャップ
２８キャップ保持手段
３０キャップ保持手段の昇降手段（円筒カム）
３２筒体の昇降手段（環状カム）
３６下部シール手段（アンダーシャッタ）

Claims

下端に容器の外形よりも大きい開口を有する筒体と、この筒体を昇降させる昇降手段と、上記筒体内を貫通し相対的に昇降可能に支持されたロッドと、このロッドの下端に設けられたキャップ保持手段と、上記ロッドを昇降させる昇降手段と、上記筒体の下方に配置され、開閉して容器の外周面に密着可能な下部シール手段と、上記筒体内に置換用のガスを給排するガス給排手段とを備え、上記容器の外周面に密着させたシール手段の上面に、下降した筒体の開口を密着させて外部から隔離された空間を形成し、この空間内にガス給排手段を介して置換用ガスを導入した状態で、キャップを保持しているキャップ保持手段を下降させてキャッピングを行なうことを特徴とするガス置換装置を備えたキャッパ。