JP3614848B1

JP3614848B1 - ボトルの把持装置

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Publication number: JP3614848B1
Application number: JP2003349582A
Authority: JP
Inventors: 知行東
Original assignee: Ｎｋｅ株式会社
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: JP2005088180A

Abstract

【課題】ボトル等の特定のワークを把持するのに適した、構造が簡便でコンパクトな把持装置を提供する。
【解決手段】略円筒状の面を持った被把持部１４を有するワークを把持する把持装置に関する。環状の保持部２と、保持部２の外周に設けられ、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を移動する環状の移動体２６と、保持部２に形成された複数の貫通孔４と、各貫通孔４に各々保持された複数の接触部材５とを備え、移動体２６が第１の位置Ｐ１に移動している場合は、接触部材５が保持部２の径方向Ｙの外方に向って移動して退避可能とされていることで、被把持部１４に対する保持部２の嵌合が許容され、移動体２６が第２の位置Ｐ２に移動した場合は、接触部材５の一部分が貫通孔４から被把持部１４に向って突出した状態で保持され、被把持部１４に押し付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボトルを把持するのに適した把持装置に関する。

従来、種々の形状、大きさや径のワークを掴むため、チャックの構造が複雑化するのは避けられなかった。しかし、単一の形状、大きさや径のワークを掴めれば事足りる場合も多い。

たとえば、ボトルを掴むための把持装置として、下記の２つの文献が知られている。
特開平８−１０８３８９号公報（第２−４頁、図１）特開昭６２−１５３０１９号公報（第１−３頁、図１）

前記特許文献１の把持装置は、把持部材を膨張体で構成し、該膨張体の膨張・縮小によりボトルを保持・解放する。しかし、この装置を用いて整列状態のボトルを把持した場合、ボトル把持後の移送工程において、ボトルがぐらつき、隣接のボトル同士が接触してヒビ割れや破損が生じるおそれがある。
また、前記特許文献２の把持装置は、ボトルのヒビ割れや破損を防止するために、アーム状ないしリンク状に形成された把持部材をボトルのくびれ部に係合させた後に、ボトル同士の間隔を拡げてボトルを把持する。しかし、かかる装置では、その構造が複雑になり、かつ、アーム状の把持部材でボトルを把持するので、装置全体が大型化する。

したがって、本発明の目的は、ボトルがぐらつかないように把持してボトルのヒビ割れや破損を防止することができ、かつ、コンパクトなボトルの把持装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の把持装置は、ボトルのネック部に形成されたくびれ部を把持するボトルの把持装置であって、前記ネック部の概ね全周を取り囲むように形成された筒状の保持部と、前記保持部に形成され、前記保持部を径方向に貫通する複数の貫通孔と、前記各貫通孔に各々移動自在に保持された樹脂製の複数の接触部材と、前記保持部の内部において前記貫通孔および接触部材よりも上方に設けられ、下方から上方に向かうに従って径小となるように形成され、ボトルの口部の周縁部に当接可能な円錐台状の凹面と、前記保持部の外周に設けられ、前記外周に沿って前記保持部に対し前記保持部の軸線方向に上下に相対移動可能で、前記接触部材が前記貫通孔から前記保持部の外方に脱落するのを防止しつつ、前記接触部材が前記貫通孔内を前記径方向に移動するのを許容する第１の位置と、前記接触部材の一部分を前記貫通孔から前記保持部の内部に突出させた状態で前記接触部材を保持させる第２の位置との間を移動可能な環状の移動体とを備え、ボトルを把持する前の解放状態において、前記移動体が前記第１の位置に移動されていることで、前記径方向の外方に前記接触部材が退避することが可能であることにより前記ネック部に対する前記保持部の嵌合を許容し、前記下方から上方に向かうに従って径小な凹面が前記ボトルの口部の周縁部に当接した把持状態において、前記移動体が前記第２の位置に移動されていることで、前記接触部材の一部分が前記径方向の内方に向って突出した状態で前記くびれ部に押し付けられて係合する。

本発明によれば、前記移動体が前記保持部の軸線方向に上下に移動することで、複数の係合部材が前記保持部の径方向に移動される。前記移動体が第１の位置に移動した場合は、前記保持部をボトルのネック部に嵌合させる際に、前記係合部材が前記径方向の外方に移動して退避することで、前記嵌合が許容される。前記保持部を前記ネック部に嵌合させた状態で前記移動体が第２の位置に移動すると、前記複数の係合部材がボトルのくびれ部に押し付けられて係合した状態に保持されることで、ボトルが把持される。
したがって、ボトルのネック部に嵌合する保持部と、ボトルのくびれ部に圧接される複数の係合部材とによりボトルをぐらつかないように把持するので、搬送中にボトルがヒビ割れたり、破損するおそれがない。
また、移動体が上下動するだけでボトルを把持することができるので構造がシンプルになる。しかも、把持装置の幅がコンパクトになるので、整列状態の複数本のボトルを把持するように本把持装置を複数台取り付けた場合でも、搬送装置全体を小型化することができる。

本発明においては、ボトルのキャップの有無に応じてアタッチメントを取り付け可能としてもよい。一般に、ボトルの搬送工程では、キャップ（蓋）が取り付けられたボトルを搬送する場合と、キャップの取り付けられていないボトルを搬送する場合がある。前記キャップの有無により、同じボトルを搬送する場合でもボトルの上端部近傍の径の大きさが変化する。キャップが取り付けられたボトルを搬送する場合は、前記保持部がボトルのネック部に嵌合すると共に、複数の係合部材がボトルのくびれ部に係合することで、ボトルをぐらつかないように把持することができる。一方、キャップが取り付けられていないボトルを搬送する場合は、ボトルを安定した姿勢に保持するためのアタッチメントを本把持装置に取り付けることでボトルの姿勢を安定させた状態でグラつかないように把持することができる。しかも、アタッチメントをキャップの有無に応じて取り付けるようにすることで、把持装置自体の構造を変更することなく、１つの把持装置で異なる状態のボトルに対応してボトルを把持することができ、汎用性が広がる。

また、前記係合部材（接触部材）は樹脂で形成する。これにより、前記ボトルのくびれ部に押し付けられた際に、前記係合部材が若干弾性変形して、前記くびれ部との接触面積が大きくなることで、より安定した状態でボトルを把持することができるからである。また、ボトルの損傷も防ぐことができる（鋼球では硬いため、ピストンの力でボトルが割れるおそれがある。）。

なお、本発明において、「くびれ部」とは、ボトルのネック部が滑らかに湾曲してくびれた部位を意味すると共に、ネック部に設けられた凸部の一部または全部により形成される段差部位も意味するものとする。

以下、本発明の実施例１を図面に従って説明する。この実施例１では、まず、キャップが取り付けられたボトルを把持する場合について説明する。
図３に示すように、本発明の把持装置１は、たとえば、ボトルＢを搬送するための搬送装置１００に取り付けられ、所定の把持位置ＰC でボトルＢを把持し、前記搬送装置１００による移送後に、前記把持位置ＰC とは別の所定の移送位置ＰR でボトルＢを解放するものである。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、把持装置１は、把持本体２００、フランジ３および摺動筒（移動体）２６を備えている。前記把持本体２００の下端部には、保持部２が一体に形成されている。
前記保持部２はボトルＢのネック部１４の概ね全周を取り囲むように円筒状に形成されており、前記ネック部１４に嵌合するものである。前記保持部２の内周面２１の内径は、前記ネック部１４の外径と概ね等しい大きさに設定されている。なお、前記保持部２の下端部には、前記ネック部１４に嵌合する際にボトルＢをセンタリングできるように、下方から上方に向って径小となるテーパ面２ａが形成されている。

前記フランジ３は、図示しないボルトにより前記把持本体２００の上端部に締結されている。前記フランジ３の下方、すなわち、前記把持本体２００内の上部近傍にはシリンダ１７が形成されており、該シリンダ１７内にはピストン１８が挿入されている。前記フランジ３には、前記シリンダ１７に連通する連通孔３ａが形成されており、該連通孔３ａからシリンダ１７内にエアが供給されることで前記ピストン１８が下降する。

前記摺動筒２６は、円筒状に形成されており、第１および第２の内周面２６ａ、２６ｂを有している。前記摺動筒２６の第１内周面２６ａの内径は、把持本体２００（保持部２）の外周面２２の外径と概ね同じ大きさに設定されており、第１内周面２６ａが前記外周面２２に嵌合している。一方、前記摺動筒２６の第２内周面２６ｂの内径は前記外周面２２の外径よりも若干大きな径に設定されている。前記摺動筒２６は、ロッド２５により、前記把持本体２００（保持部２）の外周面２２に沿って上下方向Ｚに摺動可能に保持されている。前記ロッド２５は、止め輪３１により前記摺動筒２６に対して径方向Ｙに動かないように係止されている。

図１（ａ）に示すように、前記ロッド２５は把持装置１の外方から順に、摺動筒２６、把持本体２００、ピストン１８を径方向Ｙに貫通して設けられている。したがって、前記摺動筒２６は前記ロッド２５を介して前記ピストン１８に連結されており、ピストン１８の上下動により、前記摺動筒２６が図１（ａ）に示す第１の位置Ｐ１と図１（ｂ）に示す第２の位置Ｐ２との間で上下動される。なお、前記ロッド２５が貫通する前記把持本体２００における許容孔３２は、前記ロッド２５の上下動を許容するように、上下方向Ｚに沿って長孔状に形成されている。

前記把持本体２００内において、前記ピストン１８の下方には、前記ピストン１８（摺動筒２６）の下降端（第２の位置）Ｐ２を位置決めするストッパ１９が設けられている。該ストッパ１９はピン２０により把持本体２００内に保持されている。前記ストッパ１９と前記ピストン１８の下端部１８ａとの間には復帰バネ３３が設けられている。前記復帰バネ３３は、図１（ｂ）に示すように、ピストン１８が下降すると圧縮され、当該圧縮により生じたバネ力により前記ピストン１８を上昇させて上昇端（第１の位置）Ｐ１に復帰させるものである。

前記保持部２には、保持部２を径方向Ｙに貫通する複数の貫通孔４が穿孔されている。前記各貫通孔４内には、各々、係合部材（接触部材）５が保持されている。前記係合部材５は概ね球面状の外表面を有しており、樹脂で形成されている。前記貫通孔４および係合部材５は、前記保持部２が前記ボトルＢのネック部１４に嵌合した際に、ネック部１４に形成されているくびれ部１５に対応する位置に設けられている。
なお、前記貫通孔４および係合部材５は、ボトルＢのネック部１４に対し、図１の縦断面図における左右２ヵ所だけでなく、二点鎖線で示すように、紙面に垂直な前後の位置にも設けられ、合計４ヵ所に設けられている。

図２に示すように、前記保持部２の内周面２１における前記各貫通孔４の近傍には、落下防止部４ａが前記保持部２と一体に形成されている。前記落下防止部４ａは、前記係合部材５が前記貫通孔４から前記保持部２の内方の空間に落下するのを防止するためのものである。

前記摺動筒２６が第１の位置Ｐ１に上昇している解放状態（図１（ａ））において、前記係合部材５の径方向Ｙの外方には、図２に二点鎖線で示すように、前記摺動筒２６の第２内周面２６ｂが近接している。前述したように、前記第２内周面２６ｂの内径は前記保持部２の外周面２２の外径よりも若干大きな径に設定されているので、前記係合部材５は、落下防止部４ａと貫通孔４と第２内周面２６ｂとで囲まれる空間内で径方向Ｙに若干移動できる。したがって、図１（ａ）に示すように、前記保持部２を前記ボトルＢのネック部１４に嵌合させる際には、前記係合部材５は径方向Ｙの外方に向って移動して退避することで、前記ネック部１４に対する前記保持部２の嵌合を許容する。

前記ピストン１８が下降して前記摺動筒２６が下降すると、図２に実線で示すように、前記摺動筒２６に押されて前記係合部材５が径方向Ｙの内方に向って移動する。摺動筒２６がさらに下降して第２の位置Ｐ２に到った把持状態（図１（ｂ））において、前記係合部材５は前記摺動筒２６の第１内周面２６ａに押されて径方向Ｙの内方に向って移動すると共に、前記係合部材５の一部分が前記貫通孔４から前記保持部２の内方の空間に向って突出した状態で保持される。したがって、前記係合部材５の一部分が前記くびれ部１５に押し付けられて係合し、当該係合により、把持装置１はボトルＢを把持することができる。

動作：
つぎに、本装置の動作について説明する。
図３に示すように、本把持装置１は、所定の把持位置ＰC において縦横に整列された複数本のボトルＢの位置に各々対応して、搬送装置１００に複数台取り付けられている。各把持装置１は、前記搬送装置１００とは別の搬送手段により、ボトルＢが搬送されてくる間は、前記把持位置ＰC の上方で待機している。縦横に整列されたボトルＢが前記把持位置ＰC に搬送されると、前記待機位置から搬送装置１００が下降することで、前記複数の把持装置１が下降される。

この下降の際、各把持装置１は、図１（ａ）に示す解放状態に保持されており、そのため、ボトルＢのネック部１４に対する保持部２の嵌合が許容される。
前記ネック部１４に前記保持部２が嵌合した状態で、フランジ３の連通孔３ａからシリンダ１７内にエアが送られると、ピストン１８が下降し、図１（ｂ）に示すように、摺動筒２６が下降する。複数の係合部材５は、前記摺動筒２６の第１内周面２６ａに押されて係合部材５の一部分が貫通孔４から前記ネック部１４に向って突出した状態に保持され、ボトルＢのくびれ部１５に押し付けられて係合する。これにより、各把持装置１はボトルＢを把持する。なお、当該把持状態を保持するため、前記シリンダ１７内のエア圧は一定の圧力に保持されている。

把持装置１によりボトルＢを把持すると、ボトルＢは整列状態を保ったまま、搬送装置１００により上昇される。その後、搬送装置１００によりボトルＢが所定の移送位置ＰR まで移送される。当該移送位置ＰR において、各把持装置１のシリンダ１７内のエア圧が開放されると、圧縮されていた復帰バネ３３のバネ力の作用で、前記ピストン１８が上昇し、摺動筒２６が上昇する。したがって、各把持装置１は、図１（ａ）に示す解放状態となり、ボトルＢを解放してボトルＢの移載が完了する。
ボトルＢの移載が完了すると、搬送装置１００は移動し、前記待機位置に復帰して待機する。

このように、保持部２がボトルＢのネック部１４の概ね全周を取り囲むように嵌合すると共に、ボトルＢのくびれ部１４に複数の係合部材５が係合することで、ボトルＢをぐらつかないように把持することができる。したがって、整列状態のまま複数のボトルＢを搬送しても、ボトルＢがヒビ割れたり、破損することがない。また、把持装置１は、摺動筒２６が上下動するだけでボトルＢを把持するので、各把持装置１の幅がコンパクトになり、図３に示すように、複数台の把持装置１を取り付けた場合でも、搬送装置１００全体を小型化することができる。

なお、前記係合部材５は樹脂で形成されているので、くびれ部１５に押し付けられた際に前記くびれ部１５の形状に倣って前記係合部材５が若干弾性変形し、前記くびれ部１５との接触面積が大きくなるので、より確実にボトルＢを把持することができる。

図４において、把持装置１は、前記保持部２の内周面２１に嵌合して取り付けられたアタッチメント３５を備えている。該アタッチメント３５は、キャップの取り付けられていないボトルＢを把持する場合に、把持装置１に取り付けるものである。

前記アタッチメント３５は概ね円筒状ないし円柱状に形成された部材で、その下端部には下方から上方に向かうに従って径小となるように形成された円錐台状の凹面３５ａが設けられている。図４に示すように、ボトルＢの把持状態において、前記凹面３５ａはボトルＢの口部１６の周縁部１６ａに当接する。該当接と、前記くびれ部１５に対する前記係合部材５の係合とにより、前記ボトルＢは位置の異なる２つの部位の間で保持される。したがって、キャップが有る場合に比べ、ネック部１４の外径が小さくなっているボトルＢでも安定した姿勢を保持しながらボトルＢを把持することができるので、ボトルＢのぐらつきを防止することができる。

アタッチメントの着脱方法：
前記アタッチメント３５は、把持（搬送）対象となるボトルＢのキャップの有無に応じて予め着脱しておく。その着脱方法について以下に説明する。
取外し方法
(1) 図４の取付状態から、フランジ３を把持本体２００に締結しているボルト（図示せず）を緩めて、フランジ３を取り外す。
(2) 摺動筒２６に対しロッド２５を係止している止め輪３１を取り外して、ロッド２５を引き抜く。
(3) 把持本体２００（保持部２）に嵌合している摺動筒２６を取り外す。
(4) シリンダ１７からピストン１８および復帰バネ３３を抜き取る。
(5) ストッパ１９およびアタッチメント３５を保持しているピン２０を抜き取り、アタッチメント３５を取り外す。
以上の(1) 〜(5) の手順でアタッチメント３５を取り外した後、再び把持装置１を組み立てて、アタッチメント３５の取外しが完了する。
取付け方法
アタッチメント３５を取り付ける場合は、上記(1) 〜(5) とは逆の手順で取り付けを行う。

ところで、係合部材（接触部材）５は必ずしも球形状に形成する必要は無く、たとえば、図５に示すように、係合部材５を概ねピン形状に形成するようにしてもよい。なお、動作をスムースにするため、係合部材５の外方の端部５ａおよび内方の端部５ｂの外表面は概ね球面状に形成するのが好ましい。また、係合部材５を突出する方向（径方向Ｙの内方）に付勢するコイルスプリングを設けてもよい。
また、保持部２の貫通孔４は、保持部２の円周方向に連なる長孔状に形成してもよく、たとえば、図６（ａ）に示すように、当該長孔状の各貫通孔４内に、各々、複数の係合部材５が保持されるようにしてもよい。

また、ボトルＢのネック部１４の全周を取り囲むように保持部２を形成していたが、保持部２に概ね上下方向Ｚに連なるスリットを複数本形成してもよい。また、前記保持部２および摺動筒（移動体）２６は、図６（ｂ）に示すように、矩形の筒状に形成してもよい。ただし、前記保持部２の内周面２１は、ボトルがグラつかないようにするため、円形に形成するのが好ましい。
さらに、復帰バネ３３は必ずしも設ける必要は無く、シリンダ１７にエアを吹込・吸引することでピストン１８を上下動させてもよい。また、摺動筒２６を上下動させるための駆動源としてエアシリンダの代わりに、モータやソレノイド等を用いてもよい。

つぎに、実施例２について、図７を参照しながら説明する。この実施例２の把持装置は、前述の実施例１と同様にボトルを把持するのに適した把持装置である。なお、以下の説明においては、前記実施例１とは異なる部分について主に説明し、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、実施例２にかかる把持装置１では、保持部２とは別体の把持本体２００が設けられている。前記保持部２は前記把持本体２００の下部に取り付けられている。前記保持部２の外周には環状の移動体２６が設けられている。移動体２６の上部は、前記把持本体２００に外嵌しており、把持本体２００の外周面２１０に沿って保持部２の軸線Ｌに平行な軸線方向（上下方向）Ｚに摺動可能に設けられている。一方、移動体２６の下部は、保持部２の外方の周囲を取り囲み、かつ、下方に向かうに従って径小となることで保持部２の外周面２２に近接するように設けられている。したがって、前記移動体２６と前記保持部２との間には、下方に向かうに従って断面積が小さくなる空間Ｓが形成されている。

前記保持部２は、保持部２を径方向Ｙに貫通する複数の貫通孔４と、前記各貫通孔４に各々保持され、ボトルＢのくびれ部１５に圧接される複数の係合部材５とを備えている。図７（ａ）に示すように、前記移動体２６が第１の位置Ｐ１に下降した解放状態においては、前記各係合部材５が、前記空間Ｓに向って前記貫通孔４内を移動して退避可能とされている。この際、前記移動体２６は前記係合部材５に接触して、前記係合部材５が前記貫通孔４から前記保持部２の外方に脱落するのを防止する。

一方、図７（ｂ）に示すように、前記移動体２６が第２の位置Ｐ２に上昇した把持状態においては、前記移動体２６が、各係合部材５を径方向Ｙの内方に向って押すことで、各係合部材５の一部分が、図７（ｃ）に示すように、前記貫通孔４から前記保持部２の中心（軸線Ｌ）に向って突出される。前記係合部材５の一部分は、前記貫通孔４から突出した状態で保持され、図７（ｂ）に示すように、ボトルＢのくびれ部１５に押し付けられて係合することでボトルＢを把持することができる。

このように、実施例２にかかる把持装置は、実施例１とは逆に、移動体２６が下降したときに解放状態となってボトルＢに対する嵌合が許容され、移動体２６が上昇したときに把持状態となってボトルＢを把持する。

本発明は、ペットボトル、ビール瓶などのボトルを把持するのに適した把持装置に適用することができる。

本発明にかかる把持装置の実施例１を示す縦断面図である。同要部を示す縦断面図である。同把持装置をボトルの搬送装置に取り付けた場合の動作を示す概略正面図である。本発明にかかる把持装置を示す縦断面図である。係合部材の変形例を示す縦断面図である。保持部および摺動筒の変形例を示す横断面図である。（ａ），（ｂ）は、本発明にかかる把持装置の実施例２を示す縦断面図、（ｃ）は図７（ｂ）に示す把持状態の把持装置を下から見た平面図である。

符号の説明

１：把持装置
２：保持部
２２：外周面
４：貫通孔
４ａ：落下防止部
５：接触部材
２６：摺動筒（移動体）
２６ａ：第１内周面
２６ｂ：第２内周面
２９：ワーク侵入孔
３５：アタッチメント
３５ａ：凹面
Ｐ１：第１の位置
Ｐ２：第２の位置
Ｌ：保持部の軸線
Ｙ：径方向
Ｚ：上下方向
Ｂ：ボトル
１４：ネック部
１５：くびれ部
１６：口部
１６ａ：口部の周縁部

Claims

ボトルのネック部に形成されたくびれ部を把持するボトルの把持装置であって、
前記ネック部の概ね全周を取り囲むように形成された筒状の保持部と、
前記保持部に形成され、前記保持部を径方向に貫通する複数の貫通孔と、
前記各貫通孔に各々移動自在に保持された樹脂製の複数の接触部材と、
前記保持部の内部において前記貫通孔および接触部材よりも上方に設けられ、下方から上方に向かうに従って径小となるように形成され、ボトルの口部の周縁部に当接可能な円錐台状の凹面と、
前記保持部の外周に設けられ、前記外周に沿って前記保持部に対し前記保持部の軸線方向に上下に相対移動可能で、前記接触部材が前記貫通孔から前記保持部の外方に脱落するのを防止しつつ、前記接触部材が前記貫通孔内を前記径方向に移動するのを許容する第１の位置と、前記接触部材の一部分を前記貫通孔から前記保持部の内部に突出させた状態で前記接触部材を保持させる第２の位置との間を移動可能な環状の移動体とを備え、
ボトルを把持する前の解放状態において、前記移動体が前記第１の位置に移動されていることで、前記径方向の外方に前記接触部材が退避することが可能であることにより前記ネック部に対する前記保持部の嵌合を許容し、
前記下方から上方に向かうに従って径小な凹面が前記ボトルの口部の周縁部に当接した把持状態において、前記移動体が前記第２の位置に移動されていることで、前記接触部材の一部分が前記径方向の内方に向って突出した状態で前記くびれ部に押し付けられて係合するボトルの把持装置。
請求項１において、
前記保持部の内周面に嵌合し、着脱自在に取り付けられたアタッチメントを更に備え、前記アタッチメントの下端部に前記凹面が設けられているボトルの把持装置。
請求項１もしくは２において、
前記接触部材が球形状に形成されているボトルの把持装置。