JP4230394B2 - ボトルの把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボトルの把持装置に関する。

従来、ボトルの把持装置として、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筒状に形成された保持部と、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保持され、前記くびれ部に圧接されて係合する複数の接触部材と、前記保持部の外周に設けられ、かつ、前記外周に沿って前記保持部の軸線方向に移動可能に設けられた環状の移動体と、前記保持部の内部に設けられ、前記保持部に対して前記保持部の軸線方向に移動可能に支持された補助部材と、前記補助部材を前記保持部に対し下方に付勢する付勢手段とを備え、前記移動体は、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中心に向って突出させる第２の位置との間を移動可能で、前記移動体が第１の位置に移動した解放状態において、前記保持部を前記ボトルのネック部に嵌合させる際に、前記接触部材が前記保持部の径方向の外方に向って前記貫通孔内を移動して退避可能とされていることで、前記ネック部に対する前記保持部の嵌合が許容されると共に、前記補助部材の下面がボトルの上端部に当接して、前記補助部材が前記付勢手段の付勢力に抗して上方に押し上げられ、前記移動体が第２の位置に移動した把持状態において、前記接触部材の一部分が前記貫通孔から前記ネック部に向って突出した状態で保持され、前記くびれ部に押し付けられて係合することで前記ボトルを把持すると共に、前記付勢手段の付勢力によって前記補助部材の下面と前記ボトルの上端部との当接が維持されることで、前記ボトルの姿勢を安定した状態に保持しながら前記ボトルがぐらつかないように把持する。

本発明によれば、移動体が上下動するだけでボトルを把持できるというシンプルかつコンパクトな構造でありながら、複数の接触部材による係合と補助部材の当接とによって、ボトルを上下に離れた２箇所で保持できるから、搬送中のボトルをぐらつかないように把持することができる。また、前記補助部材は、付勢手段により下方に付勢されているので、ボトルの形状が多少変わっても、あるいは、キャップの有無に拘わらず、補助部材の下面とボトルの上端部との当接を維持できる。

本発明においては、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、ボトルの上端部の周縁部に当接する凹面を、前記補助部材の下面に設けるのが好ましい。このようにすれば、ボトルの上端部が側方に揺動するのを抑制できるから、更に安定してボトルを把持できる。

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。
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）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。
図１（ｂ）に示すように、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の内周は、前記ネック部１４の外周と概ね等しい大きさに設定されている。

前記保持部２の下端部には、ボトルＢの肩部１６の概ね全周に接触する押さえ部４２が設けられている。前記押さえ部４２は、ボトルＢの重心に近い位置でボトルＢを押さえることにより、ボトルＢの揺動を防止する。前記押さえ部４２の内周には、ボトルＢをセンタリングするためのテーパ部４２ａが形成されている。

図１（ａ）のフランジ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、図２に示すように、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。

図１（ａ）に示すように、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に沿って保持部２の軸線方向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。

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、ボール（接触部材）５が保持されている。前記ボール５は樹脂で形成され概ね球面状の外表面を有している。前記貫通孔４およびボール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およびボール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。該落下防止部４ａは、ボール５が貫通孔４から保持部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、前記ボール５の径方向Ｙの外方には、図２に示すように、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、前記ボール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、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、前記ボール５が径方向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の嵌合が許容される。

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に二点鎖線で示すように、前記摺動筒２６に押されて前記ボール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、前記ボール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、前記ボール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、図１（ｂ）に示すように、前記ボール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。

図１に示すように、保持部２の内部には補助部材９０が設けられている。前記補助部材９０は、保持部２に対して保持部２の軸線方向Ｚに沿って上下に移動可能に支持されている。すなわち、前記補助部材９０は、軸線方向Ｚに沿って形成された長孔９２を介してピン２０で支持されていることで、上下に昇降可能とされている。前記補助部材９０とピン２０との間にはコイルバネ（付勢手段の一例）３６が設けられており、該コイルバネ３６によって前記補助部材９０は前記保持部２に対し下方に付勢されている。

前記補助部材９０の下面にはテーパ面３５ａ（凹面の一例）が設けられている。該テーパ面３５ａ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ており、図１（ｂ）の把持状態において、ボトルＢの上端部１３の周縁部１３ａに当接することで、ボトルＢの揺動を抑制する。

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。ボトルＢに保持部２が嵌合されると、補助部材９０の下面のテーパ面３５ａがボトルＢの上端部１３の周縁部１３ａに当接し、補助部材９０が前記コイルバネ３６の付勢力に抗して上方に押し上げられる。

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。複数のボール５は、前記摺動筒２６の第１内周面２６ａに押されてボール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、ボール５は樹脂で形成されているから、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、確実にボトルＢを把持することができる。

ここで、図１（ｂ）の把持状態においては、コイルバネ３６によって補助部材９０が保持部２に対し下方に付勢されていることで、テーパ面３５ａとボトルＢの上端部１３の周縁部１３ａとの当接が維持されている。したがって、くびれ部１５に対するボール５の係合と、前記周縁部１３ａに対するテーパ面３５の当接とにより、上下に離れた位置でボトルＢが保持（把持）されるので、ボトルＢのぐらつきが防止される。

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、ボトルＢのくびれ部１５に複数のボール５が係合すると共に、補助部材９０の下面（テーパ面３５ａ）がボトルＢの上端部１３（周縁部１３ａ）に当接することで、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。

ところで、補助部材９０の下面に設ける凹面は、前記テーパ面３５ａに限定されず、たとえば、下方から上方に向かうに従って径小となるように湾曲した湾曲面であってもよい。また、前記テーパ面３５ａは必ずしも設ける必要はない。すなわち、補助部材９０の下面を平面とし、該平面をボトルＢの上端部１３に当接させるようにしても、ボトルＢのぐらつきを防止する効果を得られる。

また、ボール５は必ずしも樹脂で形成する必要はなく、ボール５が鋼球であってもよい。さらに、接触部材はボールに限定されず、たとえば、円柱状ないし円筒状のローラやピンなどを接触部材としてもよい。

また、補助部材９０を付勢するための付勢手段は、コイルバネ３６に限定されず、たとえば、弾性変形可能なゴムや、あるいは、エアを利用した空気バネなどを付勢手段として採用してもよい。さらに、付勢手段は、前記コイルバネ３６のように補助部材９０に対して直接的に作用するものだけでなく、保持部２に対して補助部材９０を相対的に下方に付勢し得るものであれば、直接・間接を問わず、その構造や配置は限定されない。

また、本発明は、前記実施例とは逆に、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ると共に、移動体２６が上昇したときに把持状態となってボトルＢを把持するように構成してもよい。

また、前記実施例では、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に概ね軸線方向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、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。

また、摺動筒２６を周方向に回転させ下方に引き抜き可能とすることで、ロッド２５を取り外さずに摺動筒２６の交換を容易に行えるように構成してもよい。

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。 同装置の部分断面図である。 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。

符号の説明

１：把持装置
２：保持部
２２：外周面
４：貫通孔
５：ボール（接触部材）
２６：摺動筒（移動体）
３５ａ：テーパ面（凹面）
３６：コイルバネ（付勢手段）
９０：補助部材
Ｐ１：第１の位置
Ｐ２：第２の位置
Ｙ：径方向
Ｚ：軸線方向
Ｂ：ボトル
１４：ネック部
１５：くびれ部
１３：上端部
１３ａ：周縁部

Claims (2)

1. 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筒状に形成された保持部と、
   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保持され前記くびれ部に圧接されて係合する複数の接触部材と、
   前記保持部の外周に設けられ、かつ、前記外周に沿って前記保持部の軸線方向に移動可能に設けられた環状の移動体と、
   前記保持部の内部に設けられ、前記保持部に対して前記保持部の軸線方向に移動可能に支持された補助部材と、
   前記補助部材を前記保持部に対し下方に付勢する付勢手段とを備え、
   前記移動体は、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中心に向って突出させる第２の位置との間を移動可能で、
   前記移動体が第１の位置に移動した解放状態において、前記保持部を前記ボトルのネック部に嵌合させる際に、前記接触部材が前記保持部の径方向の外方に向って前記貫通孔内を移動して退避可能とされていることで、前記ネック部に対する前記保持部の嵌合が許容されると共に、前記補助部材の下面がボトルの上端部に当接して、前記補助部材が前記付勢手段の付勢力に抗して上方に押し上げられ、
   前記移動体が第２の位置に移動した把持状態において、前記接触部材の一部分が前記貫通孔から前記ネック部に向って突出した状態で保持され、前記くびれ部に押し付けられて係合することで前記ボトルを把持すると共に、前記付勢手段の付勢力によって前記補助部材の下面と前記ボトルの上端部との当接が維持されることで、前記ボトルの姿勢を安定した状態に保持しながら前記ボトルがぐらつかないように把持するボトルの把持装置。
2. 請求項１において、
   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、ボトルの上端部の周縁部に当接する凹面が前記補助部材の下面に設けられているボトルの把持装置。

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