JP4432338B2 - キャッピング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はプラスチック容器に内容液を充填してキャッピングする技術、特にキャッピングする際の容器内の内容液の液面の位置である入味線の位置を調整する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高果汁飲料のような充填時に泡立ちの多い内容液をプラスチック容器に充填する場合は、その泡漏れを防ぐためには容器上部の内容液の液面上には通常３０〜４０ｍｌのヘッドスペースが必要である。開栓時の操作において内容液がこぼれるのを防ぐためにも充分の大きさのヘッドスペースが必要である。しかし、一方で、このヘッドスペースが大きいと、そこに含まれる残存酸素が内容液を劣化させる原因となることがある。そこで、内容液充填時や開栓時にはヘッドスペースを大きくし、キャッピング完了後にはヘッドスペースを小さくする技術が必要である。
【０００３】
内容液の充填方式には内容液の種類に応じて、内容液を９０℃以上の加熱状態で充填する高温充填と、内容液をほぼ常温で充填する常温充填があるが、高温充填の場合は、充填時にヘッドスペースを大きくしても、キャッピング後に内容液の冷却につれて容器内が減圧するので、内容液の液面は上がり、ヘッドスペースは小さくなる。しかるに常温充填の場合はキャッピング後の容器内の減圧がないので、キャッピング時にボトルを外力によって変形させて液面を上げてヘッドスペースを小さくすることが行われている。
【０００４】
ヘッドスペースを小さくするためにボトルを変形させる従来の技術としては次のものがある。
【特許文献１】
特開２００１−１０６９８号公報
【特許文献２】
特開平３−２８９４３５号公報
【特許文献３】
特開平６−３２１２９３号公報
すなわち、容器の底部を押し上げて内部容積を減少させて入味線を上昇させる方法（第１の方法）（特許文献１参照）、ボトル胴部を両側から一対の挟み腕で挟んでボトル内容積を減少させ入味線を上昇させる方法（第２の方法）（特許文献２参照）及び容器胴部を押圧具で押して内方に変形させ入味線を上昇させる方法（第３の方法）（前記特許文献３参照）があるが、第１の方法で、押圧部位であるボトル底部はボトルに自立性を与えるために、延伸量が小さく強度が大きくなるように設計されている部分であるので、この部分を容器中心線方向に変形させるためには大きな押圧力が必要であり、ボトルを座屈させる原因となり得る。
【０００５】
第２の方法はボトル部分を両側から挟圧するので最も効率よくボトル内容積を減少させ得るが、ボトルを挟圧する両方の挟み腕を協調して動作させる必要があるので、装置の構造が複雑である。
【０００６】
第３の方法は容器胴部を容器押圧具で押して変形させ入味線を上昇させるのであるが、ここで使用する容器押圧具はレバーの先端に取り付けられていて、容器を押圧するための動作は回転中心を中心とする垂直平面内における回転変位である。したがって、容器胴部への接触開始点から最大押圧点に達するまでの間に胴部の表面をこする動きをすることになり、胴部の表面を傷つけるおそれがある。
【０００７】
このようなことからボトル内容積を効率よく減少させることができ、ボトルの外表面を損傷させることがなく、かつ構造が簡単なスクイズ装置の開発が望まれている。
【０００８】
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、ボトル内容積を効率よく減少させることができ、ボトルの外表面を損傷させることがなく、かつ構造が簡単なスクイズ装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
この目的に対応して、この発明のキャッピング装置は、スクイズポートに達したボトルの胴部をスクイズ装置によってスクイズして入味線を上昇させた状態で前記ボトルをキャッピングするボトルキャッピング装置であって、前記スクイズ装置は、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの移動経路上を移動するボトル収容部内の前記ボトルの胴部の一方の側面に向かって直線移動で進出・後退動作が可能なスクイズ押し部材と、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記一方の側面に対向する他方の側面に当接が可能で前記スクイズ押し部材と共働して前記ボトル収容部内の前記ボトルを挟圧してスクイズする受け部材と、及び前記スクイズ押し部材の前記動作を駆動する駆動機構とを備え、前記スクイズ押し部材と前記受け部材は前記スクイズポートにおける前記ボトルの移動速度と同期して移動し、前記ボトルが前記スクイズポートにおいて移動経路内を移動しながらスクイズされるように構成され、前記ボルト受け部材はチェーンまたはベルトの上に設けられた当接部材であって、前記当接部材は前記ボトルの移動経路に沿って前記ボトルの移動と同期して走行しながら、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記他方の側面に当接するように構成され、前記ボトル当接部材は前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記他方の側面に当接する突起であることを特徴としている。
【００１０】
【実施の態様】
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説明する。
図１から図３において、１はキャッピング装置である。キャッピング装置１はキャッパー２とスクイズ装置３を備えている。キャッパー２はボトル移動経路内をターレット４で送られてキャッピングポート５に達したボトル６のノズル７にボトルの移動中にキャッピングをする装置である。キャッパー２はチャック８を備え、チャック８がキャップ１１を把持してボトル６のノズル７にかぶせ、押し込みまたは螺合によってキャップ１１をノズル７に打栓または装着する。このようなキャッパー２の構造は従来から公知のものを採用することができる。この発明のキャッピング装置１の特徴はスクイズ装置３にある。
【００１１】
すなわちスクイズ装置３はターレット４を有する。ターレット４は円盤状をなしていて回転軸１３により回転可能である。ターレット４は周辺部に複数のボトル収容部１４を水平面内に等角度間隔に配置していてターレット４が回転することによってボトル収容部１４がボトルの移動経路上を移動する。それぞれのボトル収容部１４はボトル６を立てた状態で１個ずつ収容可能である。それぞれのボトル収容部１４では台板１５が設けられていてボトル６を載置可能であり、また、台板１５上にターレット４の半径方向の外方に向けて開いた開口部１６を有する受け枠１７を備えていて、開口部１６内にボトル６を受け入れてボトル６の側面を支えている。
【００１２】
スクイズ装置３においてはターレット４が回転する場合の回転軸１３を中心とする固定の角度範囲θがスクイズポート１０であり、ターレット４の回転方向の始端部９がスクイズ開始位置１８であり、後端部２１がスクイズ終了位置２２であり、かつスクイズ終了位置２２がキャッピングを行うキャッピングポート５である。
【００１３】
スクイズ装置３は押し装置２３と受け装置２４とからなり、ターレット４のそれぞれのボトル収容部１４に対応して、ターレット４上に押し装置２３を配置し、スクイズポート１０の外縁に沿って受け装置２４を配置している。
【００１４】
押し装置２３はスクイズ押し部材２５とそれを駆動する駆動機構２６とを有する。この実施例ではスクイズ押し部材２５は棒状をなしたスクイズ押し棒２７である。駆動機構２６はこの実施例ではカム機構２８であり、カム機構２８はカム３１、カムフォロワ３２、カム調節ねじ３３とを備えている。カム３１は上下に間隔が開閉可能な一対のカムメンバー３５ａ、３５ｂからなり、カムメンバー３５ａ、３５ｂはそれぞれのカム面３６ａ、３６ｂを上下に対向させて配置されている。カムメンバー３５ａ、３５ｂはカム調節ねじ３３と螺合していて、カム調節ねじ３３がその中心軸に関して回転することによって、カムメンバー３５ａ、３５ｂは接近または離隔し、一対のカム面３６ａ、３６ｂは上下に開閉する。カムメンバー３５ａ、３５ｂのカム面３６ａ、３６ｂは対向する斜面になっていて、一対のカム面３６ａ、３６ｂが開閉することによってカムフォロワ３２との接触位置（カム面の位置）が移動する。
【００１５】
一対のカム面３６ａ、３６ｂにはばね（図示せず）によって弾性的にカムフォロワ３２が押し付けられているので、一対の力ム面３６ａ、３６ｂが開閉することによってカムフォロワ３２が進退する。カムフォロワ３２には軸３７を介してスクイズ押し棒２７が連結していて、カムフォロワ３２の進退によってボトル収容部１４に対して進退する。
【００１６】
前述の通りスクイズポート１０の外縁に沿って、かつボトル収容部１４の外側に受け装置２４が配置されている。受け装置２４はこの実施例ではエンドレスのベルトまたはチェーンからなる受け部材３８に複数の当接突起４１が取り付けられ、かつ受け部材３８をターレット４のボトル収容部１４の移動と同期させて走行させる送り駆動装置４２を備えている。当接突起４１はボトル収容部１４内のボトル６をスクイズポート１０内でスクイズ押し棒２７の反対側から押圧するものであるがボトル収容部１４に対して進出または後退することはない。当接突起４１の走行方向における配置間隔はそれぞれのボトル収容部１４のターレット４の回転方向の間隔に等しく、したがってスクイズポート１０においてスクイズ押し棒２７と当接突起４１は協働してボトル収容部１４内のボトル６をスクイズ押し棒２７の進出・後退方向の延長線上における対向方向から挟圧することができる。
【００１７】
但し当接突起４１を設けずにチェーンまたはベルトからなる受け部材３８がスクイズ押し棒２７によるボトル６の押圧時にボトル６を直接支える構造にしてもよい。この場合には、当接突起４１の高さに相当する距離だけチェーンまたはベルトからなる受け部材３８をボトル収容部１４に接近させた位置で走行させる必要がある。
【００１８】
スクイズ押し棒２７と当接突起４１が協働してボトル６を押圧する場合のボトルの中心線方向の押圧位置はボトルの高さの中間、または中間よりも上、または中間よりも下、若しくはボトルの径方向の変形強度に対するボトル頭部とボトル底部からの影響がほぼ等しくなる位置である。実験によれば、ボトルの上部は強度が大きいボトル肩部やボトルネック部からの強度的な影響が大きいので変形には大きな力を要するが、容器の小さな変形によっても比較的大きなボトル内容積の変化があるので、スクイズ押し棒２７の変位量を大きくとれない場合には、この部分を押圧位置にする。ボトル下部もボトル上部ほどではないが、やはり強度の大きいボトル底部からの強度の影響が大きいのでスクイズ押し棒２７の変位量を大きくとれない場合の押圧位置にする。
【００１９】
ボトル上端及びボトル下端からの強度的影響が小さい中間部はスクイズ押し棒２７の変位量に対するボトル内容積の変化量は小さいが、小さい押圧力でもボトルの変形をさせるがとができるので、大きな押圧力が得られない場合またはボトルが柔軟性の高い材料で構成されていて大きな変形が可能な場合の押圧位置とする。
【００２０】
このように構成されたキャッピング装置１におけるスクイズ動作及びキャッピング動作は次のようにしてなされる。
【００２１】
ターレット４が回転し、受け部材３８が同調して回転している状態において、ボトル６は供給位置４３においてターレット４のボトル収容部１４に供給され、ターレット４の回転によってスクイズポート１０に送られる。その間にカム調節ねじ３３が回転し、カム面３６ａ、３６ｂが閉じていき、カムフォロワ３２を押しスクイズ押し棒２７の先端がカムフォロワ３２に引かれてボトル６に次第に接近する。スクイズポート１０のスクイズ開始位置１８で受け部材３８の当接突起４１（当接突起４１を採用していない場合には受け部材３８自体）がボトル６の後側面に当接し、同時にスクイズ押し棒２７がボトル６の前側面を押圧し、協働してボトル６のスクイズを開始する。スクイズ終了位置２２でスクイズ量が最大となるとキャッパー２によりボトル６のノズルにキャップが供給されてキャッピングがなされる。その後ボトル６は排出位置に送られて次工程に送り出される。
【００２２】
【実験例】
マイクロメーターヘッドにスクイズ押し棒を取り付け、充填量の異なる３種類の水を詰めたボトル（東洋製罐(株)製、２Ｌ角ボトル）を押圧位置にて押していき、液面が所定の高さ（ノズルからつば状に張り出しているボトル懸吊用のリングであるネックリングの下の７ｍｍ、ネックリングの下０ｍｍ、ノズル上端までの満注）に達した際のマイクロメーターヘッド指示値を３回読み取って平均値を出した。
【００２３】
充填量は、内容液正常充填量２０１３ｇ（入味線・高さ２６２ｍｍ）、内容液充填時に泡、液がこぼれない充填量２０２０ｇ（入味線の高さ２６５．５ｍｍ）、容器開栓時に液がこぼれない限界容量２０３０ｇ（入味線の高さ２７１ｍｍ）である。
押圧条件は
Ａ：スクイズ押し棒はＭＣナイロン（φ１６）、受け部材は壁平面、押圧部位はボトル中央部
Ｂ：スクイズ押し棒はＭＣナイロン（φ１６）、受け部材は壁平面、押圧部位はボトル下部
Ｃ：スクイズ押し棒はＭＣナイロン（φ１６）、受け部材は壁平面、押圧部位はボトル上部
Ｄ：スクイズ押し棒はＭＣナイロン（φ１６）、受け部材はＭＣナイロン（φ１６）、押圧部位はボトル中央部
Ｅ：スクイズ押し棒は矩形平面（５４×１２６ｍｍ）、受け部材は壁平面、押圧部位はボトル下部
Ｆ：スクイズ押し棒は矩形平面（５４×１２６ｍｍ）、受け部材は壁平面、押圧部位はボトル上部
【００２４】
実験結果
【表１】

【００２５】
充填量２０１３ｇ、２０２０ｇ及び２０３０ｇの各場合において、Ａ、Ｄの押圧条件で大きな押圧量を要し、Ｅの押圧条件で最も小さな押圧量を要するが、少なくともＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆの条件であればいずれの場合も必要な入味線の位置を実現することが実用上不都合なくできることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明ではスクイズ押し部材とボトル受け部材は共同して対向する方向からボトルを挾圧してスクイズするので、少ない押し圧ストロークでボトル内容積を効率良く減少させるこことができ、こうしてボトルに向って直線運動をするスクイズ押し棒２７によってボトルのスクイズを行いヘッドスペースを減少させた状態でキャッピングをすることができる。
【００２７】
この発明では容器の底部を押し上げてボトルの内容積を減少させるものではなく、胴部を押圧変形させるので、内容積の変化を容易に発生させることができる。
【００２８】
またこの発明ではボトル胴部を一対の挟み腕で挟んでボトル内容積を減少させるものではないので、両腕を同調して回転運動させる必要はなくスクイズ装置の構造が簡単である。
【００２９】
さらにこの発明では上下に回転運動するレバー状の押し部材を使用するのではないから、ボトルの表面と押し部材とが相対運動をすることがなく、ボトル表面をこすることがない。
【００３０】
また、スクイズ押圧部材の駆動をカム機構によって行なうことにより、駆動機構の構造を簡単にし、スクイズ押圧部材の動作を確実にすることができる。
【００３１】
また、ボトル受け部材をスクイズ押し部材の動きの延長線上に配置してボトルを挾圧することによって、スクイズ時におけるボトルの姿勢を安定させ、動力を有効にボトルの押圧に利用することができる。
【００３２】
またスクイズ押し部材とボトル受け部材がボトルを挾圧する位置を、変形強度が大きい頭部及び底部から最も遠い中間部にまたはそれよりも下部若しくは上部設定することによって、小さな押圧力で容器を大きく減容変形することができ、効率のよいスクイズを行なうことができる。
【００３３】
また、容器のスクイズは容器を停止させないで、その容器が移動中に行なうように構成することにより、作業効率を向上させることができると共に、容器の走行、停止時の振動による液漏れを回避することができる。
【００３４】
特に受け部材をボトルを送るチェーンまたはベルト上に設ければ、それらのチェーンまたはベルトが送り部材及び受け部材としての両機能を持つことになり、スクイズの動作が円滑に行なえるとともに、装置の部品数を低減させて、装置の構成を簡単にする。さらにそのチェーンまたはベルト上に設ける当接部材を突起状にすれば、小さな押圧力で、容器を減容変形させることができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】キャッピング装置の平面構成説明図。
【図２】スクイズ装置の正面部分説明図であって、スクイズ押し棒が後退した状態を示す。
【図３】通常運転時のスクイズ押し棒の位置を示す正面部分説明図。
【図４】スクイズ装置のスクイズ押し棒が前進した状態を示す正面部分説明図。
【符号の説明】
１ キャッピング装置
２ キャッパー
３ スクイズ装置
４ ターレット
５ キャッピングポート
６ ボトル
７ ノズル
８ チャック
９ 始端部
１０ スクイズポート
１１ キャップ
１３ 回転軸
１４ ボトル収容部
１５ 台板
１６ 開口部
１７ 受け枠
１８ スクイズ開始位置
２１ 後端部
２２ スクイズ終了位置
２３ 押し装置
２４ 受け装置
２５ スクイズ押し部材
２６ 駆動機構
２７ スクイズ押し棒
２８ カム機構
３１ カム
３２ カムフォロワ
３３ カム調節ねじ
３５ａ、ｂ カムメンバー
３６ａ、ｂ カム面
３７ 軸
３８ 受け部材
４１ 当接突起
４２ 送り駆動装置
４３ 供給装置

Claims (1)

1. スクイズポートに達したボトルの胴部をスクイズ装置によってスクイズして入味線を上昇させた状態で前記ボトルをキャッピングするボトルキャッピング装置であって、前記スクイズ装置は、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの移動経路上を移動するボトル収容部内の前記ボトルの胴部の一方の側面に向かって直線移動で進出・後退動作が可能なスクイズ押し部材と、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記一方の側面に対向する他方の側面に当接が可能で前記スクイズ押し部材と共働して前記ボトル収容部内の前記ボトルを挟圧してスクイズする受け部材と、及び前記スクイズ押し部材の前記動作を駆動する駆動機構とを備え、前記スクイズ押し部材と前記受け部材は前記スクイズポートにおける前記ボトルの移動速度と同期して移動し、前記ボトルが前記スクイズポートにおいて移動経路内を移動しながらスクイズされるように構成され、前記ボルト受け部材はチェーンまたはベルトの上に設けられた当接部材であって、前記当接部材は前記ボトルの移動経路に沿って前記ボトルの移動と同期して走行しながら、前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記他方の側面に当接するように構成され、前記ボトル当接部材は前記スクイズポートにおいて前記ボトルの胴部の前記他方の側面に当接する突起であることを特徴とするキャッピング装置。

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