JP4328910B2

JP4328910B2 - クランプ装置

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Publication number: JP4328910B2
Application number: JP2004361717A
Authority: JP
Inventors: 勝則谷川
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2006168759A

Description

本発明は容器を把持するクランプ装置に関し、より詳しくは、例えば充填装置やスターホイールに用いられて胴径が異なる容器を把持することが可能な兼用型のクランプ装置に関する。

従来、一対のクランプアームを備えて、これらのクランプアームの開閉角度を調整することにより胴径の異なる容器を把持可能なクランプ装置は知られている。
また、一対のクランプアームの閉鎖位置をストッパで規制することにより、強度が異なるプラスチック容器とガラス容器とを変形させることなく把持するクランプ装置も提案されている（例えば特許文献１）。
上記特許文献１の装置においては、一対のクランプアームと連動した揺動アーム３６Ａ，３６Ｂと、その揺動部３６ａ，３６ｂに当接するストッパ３９とを備えており、このストッパ３９の位置を回転体の半径方向に移動させることにより、各クランプアームの閉鎖位置を調整するようになっている。
特許第３１６８４９３号公報

ところで、上記特許文献１のクランプ装置においては、リング状カム４１に形成したカム溝４１ａ内に、ストッパ３９を支持するシリンダ５１のカムフォロア５３を配置している。そして、クランプアームの閉鎖位置を変更する際には上記カム部材４１を所要量だけ回転させることで各ストッパ３９を半径方向に移動させていたものである。したがって、特許文献１のクランプ装置においては、ストッパの位置調整機構が複雑で部品点数が多くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、回転体の円周方向複数箇所に設けた各一対のクランプ軸と、上記各一対のクランプ軸に設けられて容器を把持可能な各一対のクランプアームと、各クランプアームを閉鎖方向に付勢する付勢手段と、各一対のクランプ軸の少なくとも一方に連結した揺動レバーと、上記揺動レバーとクランプ軸とを介して各クランプアームを上記付勢手段に抗して拡開作動させるカム機構と、各一対のクランプアームが閉鎖される際に上記揺動レバーの停止位置を規制して各一対のクランプアームによる閉鎖量を規制するストッパと、上記揺動レバーに相対移動可能に設けた当接部材と、上記揺動レバーに対する当接部材の相対停止位置を調整可能な調整手段とを備えて、上記当接部材を上記ストッパに当接させて、容器の大きさに応じて各一対のクランプアームの閉鎖量を変更するようにしたクランプ装置を提供するものである。

このような構成によれば、従来と比較して簡単な構成によりクランプアームの閉鎖量を調整可能な兼用型のクランプ装置を提供できる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１はアルミ製の容器２内に所定量の充填液を充填する回転式のフィラである。
容器２がコンベヤ３によってタイミングスクリュウ４の位置まで搬送されてくると、容器２はタイミングスクリュウ４によってフィラ１の時計方向の回転に同期されて、スターホイール５によってフィラ１の供給位置Ａへ搬入され、フィラ１の円周方向に設けた各クランプ装置６のクランプアーム７Ａ、７Ｂによって把持されるようになっている。
フィラ１は、水平面において時計方向に回転される回転体８を備えており、この回転体８の円周方向等間隔位置に各クランプ装置６を配置するとともに、各クランプ装置６ごとに容器２内に所定量の充填液を充填する図示しない充填バルブを設けている。

供給位置Ａに供給されて各クランプ装置６の一対のクランプアーム７Ａ、７Ｂによって把持された容器２は、フィラ１の回転体８の回転に伴って搬送されて、図示しない充填バルブによって所定量の充填液が充填されるようになっている。そして、充填液が充填された容器２は、回転体８の回転に伴って排出位置Ｂまで搬送されると、後述するカム機構１８によって各クランプ装置６のクランプアーム７Ａ、７Ｂによる把持状態が解放されてから排出スターホイール１１によってフィラ１の回転体８上からコンベヤ３上へ排出されるようになっている。
図２ないし図３に示すように、充填液が充填される容器２は、胴部２Ａと首部２Ｂおよびそれらを接続する肩部２Ｃを備えている。首部２Ｂの外周部にはキャップが螺合されるねじ部２Ｄが形成されている。
充填すべき充填量や充填液の種類によって容器２の形状が異なり、容器２の胴径（胴部２Ａの外径）が異なってくるが、本実施例のクランプ装置６は、このように胴径が異なる容器２であっても変形させることなく確実に把持できるようになっている。

図２ないし図５に示すように、本実施例のクランプ装置６は、上記回転体８にブッシュ１２を介して鉛直方向に回転自在に軸支された一対のクランプ軸１３Ａ、１３Ｂと、これらのクランプ軸１３Ａ、１３Ｂの上方部に設けた左右一対のクランプアーム７Ａ、７Ｂと、一方のクランク軸１３Ａの下端部に連結した揺動レバー１４と、クランプアーム７Ａ、７Ｂが容器２を把持する際の閉鎖量を調整する調整手段１５とを備えている。
一方のクランプ軸１３Ａの上方外周部にクランプアーム７Ａの基部を嵌着するとともに他方のクランク軸１３Ｂの上方外周部に他方のクランプアーム７Ｂの基部を嵌着してあり、これにより、各クランプアーム７Ａ、７Ｂは、相互に対向するように水平に支持されている。各クランプアーム７Ａ、７Ｂは、所定距離を隔てた上下一対の板状部材から構成されており、これら一対のクランプアーム７Ａ、７Ｂの先端側の対向面に、湾曲した切欠きからなる把持部７Ｃを形成している（図５参照）。これにより、各クランプアーム７Ａ、７Ｂが閉鎖されると、その把持部７Ｃによって容器２の胴部２Ａの上下２箇所が両側から確実に把持されるようになっている（図２参照）。

両クランプアーム７Ａ，７Ｂの基部には各クランプ軸１３Ａ、１３Ｂを囲繞して連動部材１６Ａ、１６Ｂを取り付けてあり、一方の連動部材１６Ａに立設したリンクピン１７を、他方の連動部材１６Ｂに形成した係合凹部１６Ｃに係合させている（図５、図６参照）。これにより、一方のクランプ軸１３Ａが正逆方向に回転されると、リンクピン１７と係合凹部１６Ｃとの係合によって他方のクランプ軸１３Ｂが逆方向に回転されて、両クランプ軸１３Ａ、１３Ｂに設けたクランプアーム７Ａ、７Ｂが同期して開閉されるようになっている。
揺動レバー１４はＶ字形の板状部材からなり、その基部１４Ａを一方のクランプ軸１３Ａの下端部に全体が水平となるように固定されている。揺動レバー１４における一方の支持部１４Ｂの先端に、カム機構１８を構成するカムフォロワ２１を取付けてあり、他方の支持部１４Ｃ上に長方形の当接部材２２を載置している。
当接部材２２の一端に穿設した貫通孔２２Ａにクランプ軸１３Ａ側のブッシュ１２を貫通させてあるので、当接部材２２は揺動レバー１４の支持部１４Ｃに対してクランプ軸１３Ａの円周方向に相対移動できるようになっている。

当接部材２２の長手方向中央側に係合ピン２３を鉛直方向に取り付けてあり、その係合ピン２３の上方側のねじ部にナット部材２４を螺合させている。また、係合ピン２３の下方部は、揺動レバー１４の支持部１４Ｃに設けた長穴１４Ｄ内に挿入されており、この長穴１４Ｄ内に位置する係合ピン２３の下方部は、該長穴１４Ｄ内に設けたコイルばね２５によって揺動レバー１４の基部１４Ａ側に向けて付勢されている。
係合ピン２３を挟む長穴１４Ｄの両側の端面にはねじ穴を形成してあり、そこに一対の調整ねじ２６を設けている（図４）。これら調整ねじ２６の先端部を長穴１４Ａ内に突出させることができるようになっている。コイルばね２５は、長穴１４Ｄの長手方向に対して傾斜させて配置してあるので、コイルばね２５により付勢された係合ピン２３の下方部が長穴１４Ｄの一側端面あるいは、そこから突出される一方の調整ねじ２６の先端に当接するようになっている。これにより、当接部材２２と揺動レバー１４の支持部１４Ｃとが実質的に一体となって移動可能となっており、その状態でクランプ軸１３Ａを中心に正逆に回転できるようになっている。
上記係合ピン２３は長穴１４Ｄ内で移動可能となっており、この移動可能な範囲は上記両調整ねじ２６によって調整可能となっている。したがって、上記係合ピン２３を取り付けた当接部材２２は、上記係合ピン２３が長穴１４Ｄ内で移動可能な範囲だけ揺動レバー１４の支持部１４Ｃに対して円周方向に相対移動可能となっている。
そして、クランプ軸１３Ａのブッシュ１２を囲繞してコイル状のばね２７を配置してあり、このばね２７の一端は他方のクランプ軸１３Ｂの外周部に圧接させる一方、ばね２７の他端は上記係合ピン２３に螺合したナット部材２４に係止している（図２参照）。このばね２７の弾発力によって、揺動レバー１４および当接部材２２は、クランプ軸１３Ａを回転中心として反時計方向に常時付勢されている。つまり、これにより、両クランプ軸１３Ａ、１３Ｂに設けた各クランプアーム７Ａ、７Ｂが常時閉鎖する方向に付勢されている。

本実施例のカム機構１８は、上記揺動レバー１４の支持部１４Ｂの先端に設けた上記カムフォロワ２１と、図１に示した回転体８の回転方向における排出位置Ｂから供給位置Ａにわたって設けた円弧状の固定カム２８とによって構成している。
図１に示すように、各クランプ装置６が排出位置Ｂから供給位置Ａまでの間の開放区間Ｅ１を移動する際には、各揺動レバー１４に設けたカムフォロワ２１が固定カム２８と係合することで、上記ばね２７の弾発力に抗して揺動レバー１４が時計方向に押し戻されるのでクランプアーム７Ａ、７Ｂが強制的に全開状態に開放されるようになっている。
他方、各クランプ装置６が図１に示した開放区間Ｅ１以外の回転体８の回転領域を移動する際には、上記ばね２７によって各クランプ装置６のクランプアーム７Ａ、７Ｂが閉鎖されて容器２の胴部２Ａを把持できるようになっている。

ところで、本実施例においては容器２としてアルミ缶を用いるので、両クランプアーム７Ａ、７Ｂによる容器２の把持力が強すぎるとアルミ缶を変形させる虞が有り、クランプアーム７Ａ、７Ｂによる容器２の把持力が過大とならないようにする必要がある。
そこで、上記開放区間Ｅ１以外の領域においてクランプアーム７Ａ、７Ｂが閉鎖される際に、上記当接部材２２をストッパ３１に当接させることで、揺動レバー１４を介してクランプアーム７Ａ、７Ｂが全開状態から閉鎖される際の閉鎖量を規制するようにしている。
図２に示すように、ストッパ３１は円柱状部材からなり、各クランプ装置６ごとに回転体８の下面に鉛直下方に向けて取り付けてあり、当接部材２２の側面である当接部２２Ｂと当接できるようになっている。上述したように、係合ピン２３とコイルばね２５とによって当接部材２２と揺動レバー１４とは一体となって移動できるので、ストッパ３１に当接部材２２の当接部２２Ｂが当接することで揺動レバー１４が停止し、したがって、その位置でクランプアーム７Ａ、７Ｂが停止するようになり、それらが閉鎖される際の閉鎖量が規制されるようになっている。

また、容器２の胴径が異なる場合には、容器２の変形を防止するためにクランプアーム７Ａ、７Ｂによる容器２の把持力を適切な値に変更する必要がある。そこで、本実施例においては、調整手段１５によって揺動レバー１４の支持部１４Ｃに対する当接部材２２の相対停止位置を調整することで、容器２の胴径に応じてクランプアーム７Ａ、７Ｂの閉鎖量を調整できるようにしている。
すなわち、当接部材２２の自由端には、鉛直下方に向けて伸びる支持部２２Ｃを形成してあり、この支持部２２Ｃに貫通孔２２Ｄを穿設している。そして、この貫通孔２２Ｄに支持軸３２を回転自在に嵌合させてあり、貫通孔２２Ｄを貫通させた支持軸３２の一端に楕円形の偏心カム３３を取り付ける一方、支持軸３２の他端に回転レバー３４の中心部を連結している。
上記揺動レバー１４の支持部１４Ｃの先端面に係合凹部１４Ｅを形成してあり、この係合凹部１４Ｅ内に上記偏心カム３３のカム面を隙間が生じないように係合させている。そのため、支持軸３２が正逆に回転されると、係合凹部１４Ｅ内で偏心カム３３が支持軸３２を回転中心として回転する。これにより、偏心カム３３のカム面と係合凹部１４Ｅの両側面が摺動することで、揺動レバー１４の支持部１４Ｃに対して当接部材２２がクランプ軸１３Ａの円周方向に相対移動されるようになっている。これにより、支持部１４Ｃに対する当接部材２２の相対停止位置を調整できるようになっている。

一方、回転レバー３４の外周部には、円周方向に９０°位置を変えて２箇所の第１平面部３４Ａと第２平面部３４Ｂを隣接させて形成するとともに、これら両平面部３４Ａ，３４Ｂに対して円周方向に１８０°位置をずらして回転レバー３４の外周部にそれぞれ第１係合ピン３５と第２係合ピン３６を取り付けている。
また、当接部材２２における当接部２２Ｂとは反対側の側面の先端にＬ字型の板ばね３７を取り付けてあり、この板ばね３７の鉛直方向を向けた先端部を上記両平坦面３４Ａ、３４Ｂのいずれかに当接させるようにしている。
回転体８の回転に伴って、回転レバー３４の両係合ピン３５，３６のいずれかが図１に示した係合手段３８における上下位置のいずれかの係合部３８Ａ、３８Ｂに係合することにより、板ばね３７に第１平面部３４Ａが当接する第１位置と板ばね３７に第２平面部３４Ｂが当接する第２位置とに回転レバー３４の停止位置を切り換えることができるようになっている。
このように回転レバー３４は、第１位置と第２位置とに交互に９０度回転されるようになっており、この回転レバー３４の回転に伴って上記偏心カム３３も支持軸３２を中心として係合凹部１４Ｅ内で正逆に９０°回転されるようになっている。

そして、板ばね３７に第１平面部３４Ａが当接している第１位置に回転レバー３４が位置しているときには、偏心カム３３と係合凹部１４Ｅとを介して、当接部２２Ｂが揺動レバー１４の支持部１４Ｃの端面よりも僅かにストッパ３１側に突出した相対停止位置に停止するようになっている（図３、図４参照）。
これに対して、板ばね３７に第２平面部３４Ｂが当接する第２位置に回転レバー３４が位置すると、偏心カム３３と係合凹部１４Ｅとを介して当接部２２Ｂが揺動レバー１４の支持部１４Ｃの端面よりも後退した相対停止位置まで移動されて、そこで停止するようになっている。
本実施例における調整手段１５は、回転レバー３４、支持軸３２、偏心カム３３、係合凹部１４Ｅ、板ばね３７を備えている。

次に、図１に示すように、上記調整手段１５の回転レバー３４を第１位置と第２位置とに切り換える係合手段３８は、両スターホイール５，１１の間における回転体８の近接外方位置に配置している。
係合手段３８は、上方側に設けた第１エアシリンダ４１とそのピストンに連結した円柱状の係合部３８Ａと、下方側に設けた図示しない第２エアシリンダ４２とそのピストンに連結した係合部３８Ｂとによって構成されている。
両エアシリンダ４１，４２は非作動状態では後退位置にあり、図示しない制御装置によって交互に作動されて、係合部３８Ａ、３８Ｂが回転レバー３４の両係合ピン３５，３６と当接する前進位置と当接しない後退位置とに移動されるようになっている。
そして、胴径が大きい容器２にフィラ１で充填液を充填する際には、制御装置によって第１エアシリンダ４１が作動されて係合部３８Ａが前進位置まで移動されるようになっている。このときには第２エアシリンダ４２は作動されないので、係合部３８Ｂは第２係合ピン３６と係合しない後退位置に位置している。これにより、回転体８の回転に伴って、各クランプ装置６に設けた回転レバー３４の第１係合ピン３５が係合部３８Ａと当接して、回転レバー３４が第１位置に位置する。そのため、当接部材２２の当接部２２Ｂは、揺動レバー１４の支持部１４Ｃの端面よりも僅かに突出した相対停止位置に停止する。
そのため、回転体８の回転により各クランプ装置６が開放区間Ｅ１および供給位置Ａを通過して各クランプアーム７Ａ，７Ｂが全開状態から閉鎖されて容器２を把持する際には、支持部１４Ｃよりも突出した当接部２２Ｂがストッパ３１に当接し、その位置で両クランプアーム７Ａ、７Ｂによる容器２の把持作動も停止されて、両クランプアーム７Ａ、７Ｂによって大きな胴径の容器２が把持される。
このように各クランプ装置６の回転レバー３４が第１位置にあるときには、両クランプアーム７Ａ、７Ｂが全開状態からストッパ３１に当接部材２２に当接して閉鎖位置を規制されるまでの移動量（クランプアーム７Ａ，７Ｂの閉鎖量）が小さくなり、したがって、各クランプアーム７Ａ、７Ｂによって胴部の外径が大きな容器２を変形させること無く、しかも適切な把持力によって把持することができる。

他方、胴径が小さな容器２にフィラ１で充填液を充填する際には、制御装置によって第２エアシリンダ４２が作動されて係合部３８Ｂが前進位置に移動される。他方、第１エアシリンダ４１は、非作動状態に切り換えられるので、係合部３８Ａは後退位置に復帰する。これにより、回転体８の回転に伴って、各クランプ装置６に設けた回転レバー３４の第２係合ピン３６が係合部３８Ｂと当接して、回転レバー３４が第２位置に位置して、当接部材２２の当接部２２Ｂは、揺動レバー１４の支持部１４Ｃの端面よりも後退した相対停止位置に停止する。
そのため、回転体８の回転により各クランプ装置６が開放区間Ｅ１および供給位置Ａを通過して各クランプアーム７Ａ，７Ｂが全開状態から閉鎖される際には、支持部１４Ｃの端面よりも後退した当接部２２Ｂがストッパ３１に当接して、その位置で両クランプアーム７Ａ、７Ｂの閉鎖作動が停止して、両クランプアーム７Ａ、７Ｂによって小さな胴径の容器２が把持される。
このように各クランプ装置６の回転レバー３４が第２位置にあるときには、両クランプアーム７Ａ、７Ｂが全開状態からストッパ３１に当接部材２２に当接して閉鎖位置を規制されるまでの移動量（クランプアーム７Ａ，７Ｂの閉鎖量）が大きくなり、したがって、各クランプアーム７Ａ、７Ｂによって胴径が小さな容器２を変形させること無く、しかも適切な把持力によって把持することができる。

上述したように、本実施例においては、ストッパ３１は回転体８に固定し、ストッパ３１に当接する当接部材２２を揺動アーム１４の支持部１４Ｃに対して円周方向に相対移動させることで、胴径の異なる２種類の容器２をクランプ装置６のクランプアーム７Ａ、７Ｂによって把持するようにしている。したがって、上記従来と比較して簡単な構成によりクランプアーム７Ａ、７Ｂの閉鎖位置を調整可能なクランプ装置６を提供することができる。
また、本実施例のクランプ装置６は、胴径が異なる２種類の容器２を兼用して把持することができるので、容器２の大きさを変更する際にクランプ装置６の構成部材を交換する必要が無く、そのような交換作業が不要なクランプ装置６を提供できる。
さらに、上述したように本実施例のクランプ装置６は胴径の異なる容器２を兼用可能であるが、大径の容器２を把持する際にも把持力が強すぎることが無く、適切な把持力で容器２を把持することができるので、大径の容器２がクランプアーム７Ａ，７Ｂによって傷つくことを防止することができる。

なお、上記実施例においては、当接部材２２は揺動レバー１４の支持部１４Ｃに対して円周方向に相対移動するように構成しているが、当接部材２２を支持部１４Ｃの長手方向に対して直交方向に直線状に進退動させても良い。
また、上記実施例においては、胴径が異なる２種類の容器２をクランプアーム７Ａ，７Ｂで把持する際に当接部材２２の当接部２２Ｂをストッパ３１に当接させているが、胴径が異なる２種類の容器２に於ける一方の容器２をクランプアーム７Ａ，７Ｂで把持する際に揺動レバー１４の支持部１４Ｃを直接ストッパ３１に当接させるとともに、他方の容器をクランプアーム７Ａ，７Ｂで把持する際に当接部２２Ｂをストッパ３１に当接させるようにしても良い。
また、上記本実施例のクランプ装置６は、スターホイールやキャッパにおけるクランプ装置として採用しても良い。
さらに、処理すべき容器２が非常に軟質であってクランプアーム７Ａ、７Ｂによって直接把持すると変形するような場合には、容器２の胴部と各クランプアーム７Ａ、７Ｂの把持部７Ｃとの間に僅かに隙間ができるように上記調整手段１５による両クランプアーム７Ａ、７Ｂの閉鎖量を調整するようにしても良い。

本発明の一実施例を示す全体の平面図。図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う要部の断面図。図２の右側面図。図２のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。図１の要部の拡大平面図。図５の要部の左側面図。

符号の説明

１…フィラ２…容器
６…クランプ装置７Ａ、７Ｂ…クランプアーム
１３Ａ、１３Ｂ…クランプ軸１４…揺動レバー
１５…調整手段１８…カム機構
２２…当接部材３１…ストッパ

Claims

回転体の円周方向複数箇所に設けた各一対のクランプ軸と、上記各一対のクランプ軸に設けられて容器を把持可能な各一対のクランプアームと、各クランプアームを閉鎖方向に付勢する付勢手段と、各一対のクランプ軸の少なくとも一方に連結した揺動レバーと、上記揺動レバーとクランプ軸とを介して各クランプアームを上記付勢手段に抗して拡開作動させるカム機構と、各一対のクランプアームが閉鎖される際に上記揺動レバーの停止位置を規制して各一対のクランプアームによる閉鎖量を規制するストッパと、上記揺動レバーに相対移動可能に設けた当接部材と、上記揺動レバーに対する当接部材の相対停止位置を調整可能な調整手段とを備えて、上記当接部材を上記ストッパに当接させて、容器の大きさに応じて各一対のクランプアームの閉鎖量を変更することを特徴とするクランプ装置。
上記調整手段は、上記当接部材に回転自在に設けた偏心カムと、上記揺動レバーに設けられて上記偏心カムと係合する係合凹部とを備え、容器の大きさに応じて上記偏心カムが回転されることで上記係合凹部を介して揺動レバーに対する当接部材の相対停止位置が調整されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
上記偏心力ムに連結された回転レバーを当接部材に回転自在に設けるとともに、この回転レバーと係合して該回転レバーを介して上記偏心カムを回転させる係合手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。