JP4359392B2 - 調整可能な空隙で分離された磁石を用いてトルク調整するふた締めヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はねじを切った容器に予めねじを切った閉鎖体を取り付けるための磁気クラッチを備えたねじふた締めヘッドに関する。特に、本発明はトルク調整機能を備えたふた締めヘッドを提供する。
【０００２】
予めねじを切った閉鎖体を予めねじを切った容器に取り付けるためのふた締め機械は従来から知られている。予めねじを切った閉鎖体が、損傷をもたらしうる程度に固く締めすぎないようにするために、従来のねじふた締め機械にはトルク依存クラッチを有するよく「ヘッドセット」と称されるねじふた締めヘッドが設けられている。クラッチは予めねじを切った閉鎖体に伝達しうる最大トルクを限定している。これまで種々の型式のクラッチが使用されてきた。これらのクラッチは滑りクラッチとか、機械的なトルク制限クラッチとか、また磁気クラッチを含む。磁気クラッチの一例がアルミニュームカンパニオブアメリカ社（Aluminum Company of America）に譲渡され、参考のために本明細書に含めているエリス他（Ellis et al）に対する米国特許第５，４９０，３６９号に示されている。クラッチのその他の例が米国特許第４，３６４，２１８号、同第４，４９２，０６８号、同第４，６７４，２６４号及び同第５，１９７，２５８号に開示されている。従来技術による多くの型式のクラッチは全体的に満足のいくものであったが、多くのものは調整が容易でなく、従って異なる閉鎖体を取り付けるとか、必要な取付け力が異なったり等して加えるトルクの量を変更する必要がある場合著しい休止時間が生じる。エリス他による特許第５，４９０，３６９号は磁石の対向するリングから構成される調整可能なクラッチを備えたふた締めヘッドを教示している。前記リングの一方はクラッチのトルク限度を変更するように他方の磁気リングに対して調整可能なピストンリング組立体に配置されている。
【０００３】
要約すれば、本発明のねじふた締めヘッドは予めねじを切った容器に予めねじを切った閉鎖体を取り付けるヘッド組立体であって、各種の閉鎖体に加えるべきトルクを容易に変更でき、そのためふた締めヘッドを各種の異なる閉鎖体および容器に対して使用するように適合可能なヘッド組立体に関する。
【０００４】
本発明を包含したふた締めヘッドは回転可能な駆動スピンドルに固定するようにされた第１のハウジング組立体を含む。クラッチハウジングが第１のハウジング組立体に装着され、該ハウジングに対して軸方向に運動するようにされている。クラッチ組立体は上方部分と下方部分とを有する。上方部分は駆動スピンドルが接続されているクラッチの部分に固定された磁石の第１の円形リングからなる磁気クラッチを含む。クラッチの下方ハウジング部分はクラッチハウジングの上方部分に対して軸線方向に整合し該部分に対して回転自在に装着されている。クラッチハウジングの下方部分はクラッチハウジングの上方部分に装着されている磁石の第１のリングから軸線方向に離隔した磁石の第２のリングを含む。磁石の第１と第２のリングが一緒になって磁石クラッチを形成する。これらの軸線方向に離隔した組の磁石の間の空隙が閉鎖体に加えられるトルクを決める。前記クラッチは予めねじを切った閉鎖体を予めねじを切った容器に取り付けた後、所望のトルクの値に達するか、またはそれを上回った場合滑ることができるようにされている。基本的には、作動モードはふたをすべき容器上のふたにチャックが係合するにつれて、スピンドルとハウジングとを僅かに伸縮させてその間に配置されたばねを圧縮させることによりふた対容器の間のシールおよび（または）チャックとふたとの間で十分な回転摩擦係合をさせるための天井荷重が提供される。磁石リングの間の磁気吸引作用によってチャック組立体を備えた駆動スピンドルと共に回転するハウジングからトルク荷重を加える。このトルクの荷重によってチャック組立体が容器上に予めねじ係合されていたふたと係合し、それ以上の締め付けに対する機械的抵抗がそれを超えると磁石の誘引作用を上回る事前に決定可能な締め付け固さまで、該ふたを締めることが出来るようにする。このようなことが発生すると、磁石クラッチ組立体はスピンドルと関連のハウジングがクラッチの下方ハウジング部分に対して回転し続けるにつれて単に滑るだけである。
【０００５】
本発明による磁気クラッチ組立体は任意の数の所定の設定位置に対しても磁気トルク負荷を較正しうる機構を提供する。更に、例えばクラッチ組立体の製造の後一旦所定の設定位置が設定されると、磁気クラッチの実際のトルクは例えば７．０インチポンドから２２．５インチポンドまでの値の範囲に亘って所定セットの増分調整によって調整可能である。これらの調整は第１の所定の値から第２の(異なる)所定の値までのトルクの選択した変更を可能にする調整リングを使用することによって可能にされる。更に、この調整リングの特性は該調整リングを簡単に増分運動させることにより第２の所定の値から第１の所定の値まで復帰出来るようにする。
【０００６】
従って、要約すれば、ふた締めヘッド組立体はスピンドル装着カラー手段とクラッチハウジングを支持する手段とを有する第１のハウジングを含む。クラッチハウジングは第１の磁気リング手段を備えた上方部分と第２の磁気リングを備えた下方部分とを有する。下方部分はクラッチハウジングの上方部分に対して回転自在である。下方部分は第１と第２の磁気リングの間の調整可能な空隙を設ける手段を含む。ロック手段は選択した位置において空隙を調整する手段を保持する。
【０００７】
従って、本発明の目的はトルク負荷を選択しうる磁気クラッチを備えたふた締めヘッドの改良を提供することである。
【０００８】
本発明の別な目的は磁気的に駆動されるトルク力を装置毎に変動させる可能性のある製造上の公差を補正するように組立ての間に較正しうる磁気クラッチを備えたふた締めヘッドを提供することである。
【０００９】
本発明の更に別な目的はふた締めヘッドおよび関連の支持装置を洗浄すなわち掃除し易くする構造を備えたふた締めヘッドを提供することである。
【００１０】
本発明の前述およびその他の特徴や利点は添付図面と関連して好適実施例の詳細説明を検討することによってより完全に認識しうる。
【００１１】
図１と図２とにおいて、本発明の代替実施例が示されている。これらの２種類の実施例の間の主な差異は天井荷重ばねの位置にある。以下の詳細説明から認められるように、図１において、天井荷重ばねはスピンドル装着カラーおよびクラッチ組立体ハウジングの上方部分に対して外側に装着されている。図２においては、天井荷重ばねはスピンドル装着カラーおよびクラッチハウジングの上方部分とに対して内側に装着されている。双方の図面において、同じ要素は同じ参照番号で識別している。頂部ばねを内側または外側に配置しうるようにその構造が修正された特定の要素は内側に対しては「Ｉ」で、外側に対しては「Ｅ」で指示する参照文字で識別する。
【００１２】
さて、特に図１を参照すれば、ねじふた締めヘッド組立体は全体的に参照番号１０で指示されている。前記組立体はそのスピンドル装着カラー１２によって、図示していない駆動手段に取り付けられるように構成されている。ねじふた締め機械はターレットの周りで円形状に本明細書で説明する位置で８個、１０個またはそれ以上のねじふた締めヘッドを有するターレット組立体によって駆動されるのが一般的である。各ふた締めヘッドは予めねじを切った閉鎖体でシールすべき容器と整合するように運動するように上下に往復運動する。ねじふた締めヘッド組立体１０は、スピンドル装着カラー１２がその一要素である上方ハウジング１４と、上方部分１８と下方部分２０とを含むクラッチハウジング１６と、チャック組立体２２とを組み込んでいる。
【００１３】
上方ハウジング１４は半径方向内方に突出するスプライン２６を備えたアダプタハウジング２４を含む。スピンドル装着カラー１２は固定ねじ２８によってアダプタハウジング２４に装着されている。軸線方向に配置されたノックアウトロッド３０は上方ハウジング１４によって画成された内方室３２を通して延びている。ノックアウトロッド３０はチャック２２に対して全体的に後退した位置で保持されるようにばね手段３４によって弾圧されている。作動時、ノックアウトロッド３０はターレットハウジングにおけるカム装置によって起動する。
【００１４】
クラッチハウジング１６は、該クラッチハウジング１６を上方ハウジング１４に対して軸線方向に移動させうるように上方ハウジング１４のスプライン２６と協働する半径方向外方に延びるスプライン３６を含む上方部分１８を有する。外側にある天井荷重ばね３８Ｅはクラッチハウジング１６を上方ハウジング１４から離れる方向に弾圧しようとする。しかしながら、クラッチハウジング１６は、スピンドルの装着カラーの対応する肩部分４２と係合している上方クラッチハウジングのスプラインを切った部分の半径方向に延びる肩部分４０によって上方ハウジング１４内に保持されている。このような形態はクラッチハウジング１６がねじを切った閉鎖体を容器に取り付ける間スピンドル装着カラーに対して最大伸長した位置から圧縮されうるようにする。組立体がスピンドル装着カラーをターレット装置に装着することによって回転するにつれて、上方ハウジングの回転がクラッチハウジングと上方ハウジングとの相互に接続されたスプラインを介してクラッチハウジングに伝達される。
【００１５】
図２に示すように、内側の天井荷重ばねは参照番号３８Ｉによって指示されており、室３２を画成する上方ハウジング１４の部分の周りで周方向に配置されている。内側のばね３８Ｉはスピンドル装着カラー１２の内側フランジ４４に載置されている。
【００１６】
図１から図４までを検討すれば、クラッチハウジング１６は上方部分１８と下方部分２０とを含むことが判る。前記下方部分２０はクラッチハウジング１６の上方部分１８に対して回転自在であるようにベアリング手段４８によって支持されている。ベアリング手段４８の外側レース５０はクラッチハウジングの上方部分１８内にしっかりと保持され、内側レース５２はクラッチハウジングの下方部分１６に保持されている。クラッチハウジングの上方部分の回転運動は全体的に５４で指示する磁気クラッチによってクラッチハウジングの下方部分に伝達される。磁気クラッチ５４は接触することなく作動し、摩耗または熱によって影響されることはない。２個の磁気リング５６および５８によって動力の伝達が行われる。磁気リング５６および５８は軸線方向に整合して相互に対して上下に配置されている。最底側磁気リング、すなわち下方磁気リング５６はクラッチハウジングの上方部分１８に対して固定位置に保持されている。以下説明するように、この磁気リングは、一連の所定の値に亘って磁気クラッチを正確に調整しうるようにふた締めヘッドを最終的に組み立てた後磁気クラッチを「零化」しうるようにする調整機能を含む。
【００１７】
クラッチハウジング１６の下方部分２０はクラッチハウジングの上方部分１６に対して回転するようにベアリング４８によって装着されている。図３から最良に判るように、クラッチハウジングの下方部分は３個の主要な要素、すなわちクラッチハウジングの上方部分１８に対して固定した軸線方向位置で回転するように装着された第１の部材６０と、第１の部材６０に対して軸線方向に移動可能な第２の部材６２と、前記第２の部材６２を前記第１の部材６０に対する所定の軸線方向に移動した位置に保持するロック手段６４とを含む。上方の磁気リング５８は第２の部材６２の半径方向に延びた肩部分６６に装着されている。第１の部材６０は上方のねじを切った部分６８と下方のスプラインを切った部分７０とを含む。第２の部材６２は第１の部材６０のねじを切った部分と係合する内ねじ７２を有する。第２の部材６２がねじを切った部分の周りで回転するにつれて、第１の部材６０の固定位置に対して軸線方向に移動する。第２の部材６２が第１の部材６０に対して回転すると上方の磁気リング５８が下方の磁気リング５６に対して近接したり、または後退するようにさせる。下方の固定の磁気リングに向って、またはそこから離れる方向へのこの移動によって磁気リング間の空隙を変更する。隣接する磁気リングが磁気クラッチを画成し、従って当該技術分野の専門家には周知のように、クラッチハウジングの上方部分１８とクラッチハウジングの下方部分２０との間の伝達可能なトルクは磁気リング５６および５８の間の空隙によって決まる。このように、磁石が相互により近接すると、クラッチ組立体１６の上方部分を備えた上方ハウジング１４とクラッチ組立体の下方部分２０との間でより大きなトルクが伝達されるようになる。逆に、リング５６および５８の磁石がより離れると、トルクは減少する。一般に、磁気リングの間の空隙は約０．３４ミリメートルから０．９０ミリメートルの間で変動し、そのためそれぞれ２２．５から７．０インチポンドの間が限度のトルクを提供する。ロック手段６４は半径方向内方に突出したスプライン７６と軸線方向上方に延びる歯７８とを含むカラー７４を含む。カラー７４のスプライン７６は第１の部材６０のスプラインを切った部分７０と協働する。このような協働は第２の部材６２に対するカラー７４の軸線方向の移動を促進する。第２の部材６２はロック手段のカラー７４の上方に延びた歯７８と協働する下方、かつ軸線方向に突出したロック用歯８０を含む。ロック手段７６は最上方のロック位置にあると、第１の部材６０に対する第２の部材６２の回転を阻止する。カラー７４の歯７８と第２の部材６２のロック用歯８０とが係合しないようにカラー７４が第２の部材６２から軸線方向に離されると、第２の部材６２はねじを切った部分６８によって第１の部材６０に対して回転可能である。ロック手段のカラー７４は止めねじ８２によって(図５および図６を参照)、またはロック手段を第２の部材６２に対する閉鎖したロック位置で弾圧する磁気リング８４によってロック位置に保持することができる。第２の部材６２は第１の部材６０の周りで約３６０度回転しうることが好ましい。この３６０度の回転は上方磁気リングを下方磁気リングに向って、または離れる方向に運動させることによって最適範囲の磁気トルクを提供する。歯８０に数種の所定のトルク値を示すインデックスで印を付けることができる。調整リング８４は、該調整リング８４と第２の部材６２との間の相対的な回転移動の量を設定するように止めねじ８２または何らかのその他の印のような方向を示す点でマークを付けてもよい。スナップリング６３がスナップリング用溝６５と協働してロック手段６４の移動を制限する。
【００１８】
このふた締めヘッド組立体１０の別な特徴はノックアウトロッド３０の周りで周方向に配置されたプランジャ部材８８である。前記プランジャ８８は室３２を画成する上方ハウジング部材に亘って上方ハウジング１４の間を延び、ばねとプランジャ８８の上方部分９４の間に配置されたスラストベアリング９２によって支持されたばね手段９０によって弾圧されている。プランジャ８８はチャック組立体２２に保持された瓶のふたの頂部に対して制御された下方への圧力を提供するようにされている。プランジャ８８の底部分９６はふたの面と接触する。しかしながら、プランジャ８８はクラッチハウジング１６の下方部分２０内で回転自在に保持されている。このことは、プランジャをしてふたに対して力を加え、一方同時にチャック組立体がふたを瓶の上に締め付ける際ふたの頂部を傷つけることはない。
【００１９】
クラッチ組立体はヘッドセット１０の製作および組立てが完了した後磁気クラッチを所定の設定値に対して零にしうるようにする別な調整機能を有する。この調整機能は個々に製作されたヘッドセットを予定の、または所望の値に正確に較正しうるようにする。クラッチハウジング１６の上方部分１８に装着された下方の磁気リング５６は磁気クラッチの工場での調整または較正調整を可能にする。磁気リング５６は該磁気リング５６と下方アーム９８とに設けられた適合するねじによってクラッチハウジング１６の上方部分１８の下方に垂下した側壁に保持されている。「零」に較正した後最終的にどうなるかを指示する調整リング８４のインデックス８２を所定位置に位置させて、ねじを切った磁気リング５６は磁気リング５８との空隙を調整するように回転させられる。所望の空隙が達成されると、磁気リング５６は止めねじ１００によってこの位置にロックされる。このような最終較正によって対の磁気リング５６および５８の正確な整合を可能にする。磁気クラッチのその後の調整は調整リングによって行われる。
【００２０】
このように、上方ハウジング１４はスピンドル装着カラー１２によって駆動されるとクラッチハウジング１６の上方部分１８を回転させる。磁気クラッチ５４によってクラッチハウジング１６の下方部分２０が駆動される。しかしながら、トルクの限度に達すると、クラッチハウジングの下方部分２０は上方ハウジング１４が連続して回転しているにもかかわらず回転を停止する。
【００２１】
本発明の精神と範囲内に入る全ての修正は特許請求の範囲によって網羅される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施したふた締めヘッドの断面図である。
【図２】 本発明のふた締めヘッドの代替実施例の断面図である。
【図３】 ＡからＧまではクラッチハウジングの下方部分を分解図および断面図で示す、図１の線３―３に全体的に沿って見た図である。
【図４】 ふた締めヘッド組立体のクラッチ部分の詳細図である。
【図５】 ロック位置でトルク調整制御装置を示す詳細図である。
【図６】 解放位置でトルク調整制御装置を示す詳細図である。

Claims (13)

1. スピンドル装着カラーとクラッチハウジングを支持する手段とを有する第１のハウジングを含み、前記クラッチハウジングが第１の磁気リング手段を備えた上方部分と、第２の磁気リング及びふた締めヘッドを備えた下方部分とを有するふた締めヘッド組立体において、前記第１のハウジングがスプラインを含み、前記クラッチハウジングの上方部分が前記クラッチハウジングを前記第１のハウジングに対して軸線方向に移動させるように前記第１のハウジングのスプラインと協働するスプラインを含み、前記下方部分が前記上方部分に対して回転自在であり、前記下方部分が、前記第１と第２の磁気リング手段との間で調整可能な空隙を設ける機構、及び前記空隙を選択された値に保つため、前記機構を維持するロック機構を含み、
   前記クラッチハウジングの下方部分の第１の部材が上方のねじを切った部分と下方のスプラインを切った部分とを含み、前記クラッチハウジングの下方部分の第２の部材が前記第１の部材とねじ係合し、前記ロック機構が前記第２の部材のスプラインを切った部分と係合し該ロック機構が前記第２の部材と係合する第１のロック位置から、前記第２の部材が前記第１の部材の周りで回転可能なように前記ロック機構が前記第２の部材から解放される第２の非ロック位置まで運動しうるようにさせるスプラインを有する
   ことを特徴とするふた締めヘッド組立体。
2. 前記第１のハウジングと前記クラッチハウジングとが離隔関係で保持されるように相互に対して弾圧されていることを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
3. 前記第１のハウジングとクラッチハウジングとを離隔関係に保つためにそれらの間に配置されたばね要素を含むことを特徴とする請求項２に記載のふた締めヘッド組立体。
4. 前記クラッチハウジングの上方部分と前記クラッチハウジングの下方部分とが、該上方部分と機械的に連通した外側レースと該下方部分と機械的に連通した内側レースとを有するベアリングによって相互に対して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
5. 前記クラッチハウジングの下方部分の第２の部材が前記クラッチハウジングの下方部分の第１の部材に対して、前記第１の部材の周りで前記第２の部材が回転しうるようにするねじによって軸線方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
6. 前記クラッチハウジングの下方部分の第２の部材が前記第２の磁石リングを支持する手段を含み、前記クラッチハウジングの上方部分が前記第１の部材の周りの前記第２の部材の回転運動が前記第１と第２の磁気リングの間の空隙を調整するように前記第１の磁気リングを支持する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
7. 前記ロック機構が止めねじによってロック位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
8. 前記ロック機構が該ロック機構の磁石と前記第２の部材との間の磁気吸引によって前記第２の部材に対する第１のロック位置において前記ロック機構を保持する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
9. 前記ロック機構が前記第１と第２の磁気リング手段の間に設けられた調整可能な空隙の値を識別し易くするインデックス手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
10. 前記クラッチハウジングの下方部分がその一端において歯手段を含み、前記ロック機構が前記第２の部材の歯手段とインタロックして前記ロック機構に対する前記第２の部材の回転運動を阻止する歯手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
11. 前記ロック機構のスプラインが前記クラッチハウジングの下方部分の第１の部材に対する前記ロック機構の回転を阻止し、前記ロック機構の歯手段が前記第１の部材に対する前記第２の部材の回転を阻止し、それによって前記第１と第２の磁気リングとの間の調整可能な空隙が選択された値に保たれることを特徴とする請求項１に記載のふた締めヘッド組立体。
12. スピンドル装着カラーとクラッチハウジングを支持する手段とを有する第１のハウジングを含み、前記クラッチハウジングが第１の磁気リング手段を備えた上方部分と、第２の磁気リング及びふた締めヘッドを備えた下方部分とを有するふた締めヘッド組立体において、前記第１のハウジングがスプラインを含み、前記クラッチハウジングの上方部分が前記クラッチハウジングを前記第１のハウジングに対して軸線方向に移動させるように前記第１のハウジングのスプラインと協働するスプラインを含み、前記下方部分が前記クラッチハウジングの上方部分に対して固定の軸線位置において回転するように装着された第１の部材と、前記第１の部材に対して軸方向に移動可能な第２の部材であって、前記第２の磁気リングが第２の部材に装着されており、それにより前記第２の部材の軸方向における移動が前記第１と第２の磁気リングの間に調整可能な空隙を設けるような第２の部材と、前記第２の部材を前記第１の部材に対する所定の位置に保持するロック機構とを有し、
    前記クラッチハウジングの下方部分の第１の部材が上方のねじ部分と下方のスプライン部分とを含み、前記クラッチハウジングの下方部分の第２の部材が前記第１の部材とねじ係合しており、前記ロック手段が、前記第２の部材のスプラインを切った部分と係合し前記ロック手段が、該ロック手段が前記第２の部材と係合する第１のロック位置から前記第２の部材が前記第１の部材の周りで回転可能なように前記ロック手段が前記第２の部材から解放される第２の非ロック位置まで運動しうるようにするスプラインを有する
    ことを特徴とするふた締めヘッド組立体。
13. 前記クラッチハウジングの下方部分の第２の部材が前記クラッチハウジングの下方部分の第１の部材に対して、該第１の部材の周りでの前記第２の部材の回転を可能にするねじ手段によって軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載のふた締めヘッド組立体。

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