JP4554341B2 - ボトルグリッパ及び容器の搬送処理ライン - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製のＰＥＴボトルや金属製のボトル缶のように首部に特殊な形状を有する容器に対するリンサ、フィラ、キャッパ、及び転送スターホイル等の回転式容器処理装置のボトルグリッパ及び同グリッパを備えた容器の搬送処理ラインに関する。

近時、清涼飲料の多くがＰＥＴボトルと呼ばれる樹脂製の容器か、ボトル缶と呼ばれる金属製のボトル状の容器に詰められて販売されているが、これらの容器はリンサで殺菌洗浄され、フィラで飲料液を充填され、キャッパでキャップを封緘される。これらのリンサ、フィラ、キャッパ等は回転式の容器処理装置が用いられるのが一般で、これらの装置にボトルを供給し、または装置からボトルを排出するボトル供給、排出装置（転送スターホイル）も回転式のものが用いられる。これらのボトルを扱う回転式容器処理装置は、何れも回転する円板の外周部に、円周方向に一定の距離をおいてボトルを挟持するグリッパと呼ぶボトル挟持装置を備えていて、ボトルは所定の姿勢で挟持されて移動しながら、所定の処理が行われるようになっている。

一方、ボトルの方は、ボトルの首部の形状をボトルを挟持するのに都合のよいように形成されている。図１１はボトルの首部の代表的な形状を示すもので、図１１（ａ）はＰＥＴボトル５１の首部で、上から順にねじ部５１ａ、上円筒部５１ｂ、溝円筒部５１ｃ、フランジ部５１ｄ、及び下円筒部５１ｅが形成され、下円筒部５１ｅの下側は緩やかな曲線で径を漸増して胴部と繋がっている。この首部の部位のうち、溝円筒部５１ｃ、フランジ部５１ｄ、及び下円筒部５１ｅの１つ或いは２つがグリッパの挟持場所として利用されている。また、図１１（ｂ）はボトル缶５２の首部で、上から順にねじ部５２ａ、上円筒部５２ｂ、溝円筒部５２ｃ、及び下円筒部５２ｄが形成され、下円筒部５２ｄの下側は緩やかな曲線で胴部とつながっている。この首部の部位の、溝円筒部５２ｃがグリッパの挟持場所として用いられている。なお、このボトル５１及び５２の首部の形状は、ある範囲内ではボトルの容量に拘わらず一定の仕様で統一されている。

ＰＥＴボトル等の容器搬送装置として、回転自在な回転体の外周に複数のグリッパを取り付け、このグリッパで容器の胴部を把持して回転搬送するものが知られている。このような容器搬送装置では、容器のサイズや形状が異なると、グリッパの把持位置における容器の太さが変化してしまうため、グリッパの交換や調整を行わなければならないという問題があった。そこで、胴部と比較して容器間の形状の差が小さい首部をグリップすることにより、このような煩雑さを解消するようにしたものが提案されている。（特許文献１参照）。そして、この容器搬送装置では、グリッパで容器の首部を把持し、容器を吊り下げた状態で搬送が行われる。

しかしながら、このような搬送方式を採用した場合は、遠心力によって容器の下部が外側に振られた状態となり易く、容器の搬送姿勢が不安定になってしまうという問題があった。特に、回転式飲料充填装置のように回転体同士で容器の受け渡しを行う場合には、安定した姿勢での容器の受け渡しが非常に困難なものになってしまう。

そこで、例えば特許文献２には、容器の下円筒部５１ｅを支持する支持部材を備え、容器を回転搬送する間に容器に飲料を充填するフィラと、このフィラから容器を受け取り、容器の首部を把持し吊り下げた状態で回転搬送する中間ホイールと、容器の下円筒部５１ｅを支持する支持部材を備え、中間ホイールから受け取った容器を回転搬送する間に容器にキャップを被せるキャッパとを備えた容器搬送装置において、中間ホイールに、容器のフランジ部５１ｄの上側に形成される上円筒部５１ｂを把持する複数のグリッパと、各グリッパの下方に設けられ、フィラおよびキャッパの支持部材と同じ高さもしくはそれより低い位置で容器に当接する支持体とを具備させた３点支持のものが提案されている。
このような容器搬送装置では、中間ホイールで容器を回転搬送する際、グリッパで容器の上円筒部５１ｂを把持すると共に支持体でフランジ部５１ｄの下側を支持するので、容器を安定した姿勢で回転搬送することができ、同時に、フィラやキャッパとの間で安定した容器の受け渡しが可能となる。
また、この公報には、フィラに設けられた支持部材の上方に、容器の上円筒部５１ｂよりも上部に当接する支持体を設けることも記載されている。
このような容器搬送装置では、支持体で容器のフランジ部５１ｄ下側を支持すると共にグリッパでフランジ部５１ｄ上側を支持するので、容器を安定した姿勢で回転搬送することができ、同時に、フィラやキャッパとの間で安定した容器の受け渡しが可能になる。
特開平４−１２９９２１号公報 特開平１１−２３６１２３号公報

上述のように従来例のグリッパは、グリッパによる２点と、支持体による１点の合計３点で接触させるようにしているが、支持体による接触点は、ほぼ固定された位置になり、従って挟持されたボトルの中心も固定された位置にあり、溝円筒部の異なる径のボトルの中心はこの位置から異なる位置に移動することになり、ボトルの受渡し動作に不具合が生ずる。このため、別のグリッパを必要とし、グリッパの取替えや、調整に手間がかかっていた。
本発明は、従来例と同様にボトルの首部等を３点で挟んで掴むが、挟持したときのボトルの中心位置は常に一定の位置に保たれるようにして、異なるボトルに対するグリッパの兼用性を高め、部品費用や部品の交換あるいは部品の調整作業の費用を低減することを目的としている。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）容器を3点で挟持するグリッパを円周方向に複数有する回転式の容器処理装置に用いるボトルグリッパであって、前記容器処理装置に固定される主取付板と、同主取付板に半径方向に進退可能に支持され、先端部に半径方向前方への移動に伴い容器と当接する挟持片を有する可動取付板と、同挟持片に対して略対称で先端部に容器を挟持する挟持部および側端に前記可動取付板側と係合する滑りガイドを夫々備え、前記主取付板に固設されたピンに夫々回転自在に支持されると共に、前記可動取付板の半径方向前方への移動に伴い前記狭持部を容器に当接する一対の可動片と、前記可動取付板を半径方向前方へ常時押す圧縮ばねとで構成され、容器が挟持される中心位置を一定の位置に固定するとともに、同中心位置に対して同様に進退する前記3個の挟持部を有するボトルグリッパ。

（２）上記（１）に記載するボトルグリッパは、上記可動片の挟持部及びまたは可動取付板の挟持片を上下に長く伸ばしてしてボトルの胴部を挟持するようにしたボトルグリッパ。

（３）口部にねじ山が形成され、その下方に円筒部が形成された首部を有する容器を回転搬送する間に、所定の処理を行う容器処理装置と、同容器処理装置から容器を受取り、首部または胴部を挟持して回転搬送する中間ホイールと、同中間ホイールから受取った容器を回転搬送する間に、処理を行う次の容器処理装置とを備え、前記容器処理装置、中間ホイールが前記容器を3点で挟持するグリッパを円周方向に複数有する容器の搬送処理ラインにおいて、前記グリッパは、前記容器処理装置、または中間ホイールの回転円板に対して固定された主取付板と、同主取付板に半径方向に進退可能に支持され、先端部に半径方向前方への移動に伴い容器と当接する挟持片を有する可動取付板と、同挟持片に対して略対称で先端部に容器を挟持する挟持部および側端に前記可動取付板側と係合する滑りガイドを夫々備え、前記主取付板に固設されたピンに夫々回転自在に支持されると共に、前記可動取付板の半径方向前方への移動に伴い前記狭持部を容器に当接する一対の可動片と、前記可動取付板を半径方向前方へ常時押す圧縮ばねとより構成され、容器が挟持される中心位置を一定の位置に固定するとともに、同中心位置に対して同様に進退する3個の挟持部を有する容器の搬送処理ライン。

（４）上記（３）に記載する可動片は、前記ピンに回転自在に支持された首振り滑り素子を介して前記滑りガイド部を摺動可能とする容器の搬送処理ライン。

（５）上記（３）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の首部のみを挟持する容器の搬送処理ライン。

（６）上記（３）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の胴部のみを挟持する容器の搬送処理ライン。

（７）上記（３）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の首部と胴部の両方を挟持する容器の搬送処理ライン。

（８）上記（３）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、挟持片の断面形状が、コの字状である容器の搬送処理ライン。

（９）上記（８）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、容器の首部の長さに相当する高さを有する挟持片であることを特徴とする容器の搬送処理ライン。

（１０）上記（３）に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、容器の首部の長さに相当する高さを有する挟持片である容器の搬送処理ライン。

この発明のグリッパは、ボトルの中心を定まった位置に固定し、３つの挟持部の先端をこの中心に対して常に同じ距離にあるように進退動させ、ボトルの首部または胴部をほぼ等分された３点で挟持するので、首部や胴部の径の異なるボトルに対してはグリッパの取替え、あるいは調整作業を行うことなく兼用することができる。また２つの可動片の開度は大きくすることができるので、ボトルの受渡し動作が容易になる利点がある。

本発明の搬送処理ラインは、ＰＥＴボトル、ボトル缶等の容器及び各サイズの容器に適用できる。
（第１の実施の形態）

本発明の第１の実施の形態は、容器（ボトル缶の場合を示す。）の首部を挟持する場合について、図１〜図５により説明する。
図１は本発明のボトルグリッパ１０がボトル缶５２を挟持しているときの平面図、図２は図１の一部破断側面図、図３は図１のＡ矢視断面図、図４はボトルグリッパの動作説明図、図５は可動片１４に対するピン１８の相対位置を示す動作説明図である。

図１、図２において、１１はアングル状の主取付板で、水平部１１ａの先端中央部には下端にストッパ１２ａを有するピン１２が下向きに取付けられ、また垂直部１１ｂの両側下端部には先端にストッパ１３ａを有する２本の長いピン１３が水平に取付けられ、同ピン１３，１３の間には角形の切欠部１１ｃが形成されている。主取付板１１の水平部１１ａは２点鎖線で示すブラケット４０を介して図示省略リンサ、フィラ、キャッパ、転送スターホイール等のボトル処理装置の回転円板に取付けられる。１４および１５は対を成すほぼ対称の可動片で、平面形がＣの字状で、厚さがボトル缶５２の溝円筒部５２ｃの巾に略等しい部材で、先端部（図１の左側）には挟持部（突起部）１４ａ、及び１５ａが形成され、他端は厚さが半分になってそれぞれスリーブ部１４ｂ、１５ｂが一体に形成されていて、スリーブ部１４ｂはピン１２に、スリーブ部１５ｂはスリーブ部１４ｂにそれぞれ回転自在に外嵌装されている。１４ｃ及び１５ｃは図３に示すように、それぞれ可動片１４及び１５の中間部に一体に形成された、可動片１４及び１５の厚さより大きい径を有する円柱状の滑りガイド部である。

１６は平面形がＴの字形の板材でできた可動取付板、１７は可動取付板１６のＴの字の横棒の下側に固設された樹脂製のガイドブロック、１７ａはガイドブロック１７の後方に水平で平行に突出する２つのスリーブ、１７ｂはスリーブ１７ａの中心を通る貫通孔、１８はＴの字の横棒の両端に上向きに固設されたストッパ付の２個のピン、１９はＴの字の縦棒の先端に下向きに回転自在に固設されたローラ（カムフォロワ）、２０はスリーブ１７ａの外側でガイドブロック１７と主取付板１１との間に介装された圧縮ばねである。貫通孔１７ｂは主取付板１１に固設された長いピン１３に摺動自在に外嵌装され可動片１４及び１５と平行に水平に動くようになっている。可動取付板１６の後部（ローラ１９側）は主取付板１１の垂下がり部に設けられた切欠部１１ｃを通って後方に突出ており、可動取付板１６は常時は圧縮ばね２０によって図の左側（ピン１３のストッパで止まる位置）に押されており、カム４１のカム溝４２によってローラ１９が後方（図の右側）に押されると圧縮ばね２０に抗して後方に移動するようになっている。

また、２１は可動取付板１６の中央先端部に螺着された挟持片、２１ａはその挟持部、２２はピン１８に回転自在に支持された滑りガイド１４ｃ、１５ｃと摺動自在に係合する首振り滑り素子である。挟持片２１の平面形はＴの字状をしており、その横棒部を可動取付板１６の先端側面に当接させて螺着されており、縦棒部の先端の挟持部２１ａの平面形は中央に浅いＶの字状の切欠が設けられその両先端は小さい円弧となっていて、容器の外径の異なる円周の何れとも安定して当接することができるようになっており、横から見てＺの字状に持上がり可動片１４及び１５の位置で同じ厚さとなっている。首振り滑り素子２２は図３に示すように一端をピン１８に回転自在に支持され、他端には滑りガイド部１４ｃ、１５ｃに外嵌装される鍵形の穴を有し摺動自在に係合している。

次に、上記構成のボトルグリッパ１０の作用を図４及び図５によって説明する。 図４は、可動片１４及び１５の先端の挟持部１４ａ及び１５ａ、並びに可動取付板１６と一体の挟持部２１ａが固定された位置にあるボトル缶５２の中心に対して同じ速さで進退動する機構を説明するための説明図である。
図において、ＣＬはボトルグリッパ１０の左右の中心線、円Ｃ１は中心線ＣＬ上に中心を置くボトル缶５２の首部の最小の円である半径ｒ１の円とし、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれこれより大きい半径ｒ２、ｒ３の円である。Ｏはピン１２の中心で、Ｋ１はその挟持部１４ａを円Ｃ１に接触している可動片１４であり、Ｋ２及びＫ３はそれぞれ挟持部１４ａを円Ｃ２及びＣ３に接触させた可動片１４である。
Ｌ１は挟持部１４ａが円Ｃ１と接触する点とピン１２の中心Ｏとを結ぶ直線で、この位置にある可動片１４のＫ１を代表する基準線とすると、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれＫ２及びＫ３の基準線である。基準線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれの交点は同一の半径Ｒの円周上にある。

可動片１５の挟持部１５ａは中心線ＣＬに対称な位置にあるが図示を省略してある。同様に、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は可動取付板６と一体の挟持部２１ａがそれぞれ円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に接触している位置、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３はそれらの位置に対応するピン１８の位置を示しており、またＦはピン１８に回転自在に支持された半径ｓの仮想ローラ（カムフォロワ）である。なお、ボトル缶５２の溝円筒部５２ｃの最小の円に接触する挟持部１４ａと図示省略の挟持部１５ａがボトル缶５２の中心を見る頂角αは３６０°に対して４０％以下にするのが好ましい。

図５は可動片１４に対してピン１８の相対位置Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を示したもので、曲線Ｔは中心の軌跡、曲線Ｔ’は曲線Ｔを基準線Ｌ１に垂直に仮想ローラＦの半径ｓだけ平行移動したものであり、仮想ローラＦの円周の基準線Ｌ１に近い点がこの曲線を通れば、希望する運動が得られることになるが、曲線Ｔの曲率は必ずしも仮想ローラＦの半径ｓより大きくないのでローラと接触するカム曲線となり得ないが、曲線Ｔ’に近い直線Ｔ’’で近似させれば、この直線Ｔ’’はカム曲線として使うことができる。曲線Ｔは、挟持部１４ａの接点とピン１２の中心Ｏとの距離Ｒ、ピン１８の中心の位置によって変化するので、曲率の小さい曲線を選ぶ。Φは直線Ｔ’’が基準線Ｌ１となす角であるが、小さくするのが設計上都合がよい。
本発明のボトルグリッパ１０はこの直線Ｔ’’を滑りガイド部１４ｃの中心線とし、仮想ローラＦを首振り滑り素子２２に置換えたものである。

ボトル缶５２の首部を挟持するボトルグリッパ１０を、中間ホイールの回転円板にブラッケット４０を介して取付けられた場合には、例えば、フィラ側にはボトル缶５２の胴部又は首部の下円筒部５２ｄを挟持するグリッパが円周方向に複数設けられる。
（第２の実施の形態）

本発明の第２の実施の形態は、本発明のボトムグリッパを、容器の胴部を挟持する場合に使用されるもので、以下、第１の実施の形態との相違点について、図面に基づいて説明する。図６はボトル缶の胴部を挟持するボトルグリッパの平面図、図７は図６の側面図である。

図６、図７において、３１及び３２はボトルグリッパ１０の可動片１４及び１５に対応する可動片で、３１ａ及び３２ａは挟持部分を上下に長くし、重量軽減のために樹脂で形成した挟持部、スリーブ部１４ｂ，１５ｂに相当する金属製のスリーブ部３１ｂ，３２ｂ、滑りガイド部１４ｃ、１５ｃに相当する滑りガイド部３１ｃ、３２ｃで、挟持部３１ａ、３２ａとスリーブ部３１ｂ，３２ｂは夫々、沈頭リベットまたは皿小ねじで締結されている。また、３３は挟持片で、挟持部３１ａ、３２ａと同様に挟持部３３ａを上下に長くしてある。３４は首振り滑り素子である。

ボトル缶５２の胴部を挟持するボトルグリッパ３０を、中間ホイールの回転円板に取付けた場合、例えば、フィラ側にはボトル缶５２の首部を挟持するグリッパが、円周方向に複数設けられる。

なお、容器の首部を挟持する挟持片の形状としては、ＰＥＴボトル５１のフランジ部５１ｄに対応した断面形状がコの字型の挟持片４３（図８）、図８の挟持片４３を上方へ延長して首部全体を挟持する挟持片４４（図９）、容器の口の径が小さく、且ねじ部が長い容器４５に対応して、ねじ部全体を挟持する挟持片４６（図１０）等のものが対象となる。

以上は、本発明のボトルグリッパと、他のグリッパの組合わせのケースについて説明したが、容器の首部と胴部に本発明のボトルグリッパを夫々適用する等により、両方に適用することも可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るボトル缶の首部を挟持しているボトルグリッパの平面図である。 図１の一部破断側面図である。 図１のＡ矢視断面図である。 本発明のボトルグリッパの動作説明図である。 可動片１４に対するピン１８の相対位置を示す動作説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るボトル缶の胴部を挟持しているボトルグリッパの平面図である。 図６の側面図である。 本発明の他の挟持片に関する側面図である。 本発明の更に他の挟持片に関する側面図である。 本発明の別の挟持片に関する側面図である。 従来のＰＥＴボトル及びボトル缶の首部の形状を示す側面図である。

符号の説明

１０、３０： ボトルグリッパ
１１：主取付板
１２：ピン
１３：ピン
１４，１５，３１，３２：可動片
１４ａ，１５ａ、３１ａ、３２ａ：挟持部
１４ｂ、１５ｂ、３１ｂ、３２ｂ：スリーブ部
１４ｃ、１５ｃ、３１ｃ、３２ｃ：滑りガイド部
１６：可動取付板
１７：ガイドブロック
２０：圧縮ばね
２２、３４：首振り滑り素子

Claims (10)

1. 容器を3点で挟持するグリッパを円周方向に複数有する回転式の容器処理装置に用いるボトルグリッパであって、前記容器処理装置に固定される主取付板と、同主取付板に半径方向に進退可能に支持され、先端部に半径方向前方への移動に伴い容器と当接する挟持片を有する可動取付板と、同挟持片に対して略対称で先端部に容器を挟持する挟持部および側端に前記可動取付板側と係合する滑りガイドを夫々備え、前記主取付板に固設されたピンに夫々回転自在に支持されると共に、前記可動取付板の半径方向前方への移動に伴い前記狭持部を容器に当接する一対の可動片と、前記可動取付板を半径方向前方へ常時押す圧縮ばねとで構成され、容器が挟持される中心位置を一定の位置に固定するとともに、同中心位置に対して同様に進退する前記3個の挟持部を有することを特徴とするボトルグリッパ。
2. 請求項１に記載するボトルグリッパは、上記可動片の挟持部及びまたは可動取付板の挟持片を上下に長く伸ばしてしてボトルの胴部を挟持するようにしたことを特徴とするボトルグリッパ。
3. 口部にねじ山が形成され、その下方に円筒部が形成された首部を有する容器を回転搬送する間に、所定の処理を行う容器処理装置と、同容器処理装置から容器を受取り、首部または胴部を挟持して回転搬送する中間ホイールと、同中間ホイールから受取った容器を回転搬送する間に、処理を行う次の容器処理装置とを備え、前記容器処理装置、中間ホイールが前記容器を3点で挟持するグリッパを円周方向に複数有する容器の搬送処理ラインにおいて、前記グリッパは、前記容器処理装置、または中間ホイールの回転円板に対して固定された主取付板と、同主取付板に半径方向に進退可能に支持され、先端部に半径方向前方への移動に伴い容器と当接する挟持片を有する可動取付板と、同挟持片に対して略対称で先端部に容器を挟持する挟持部および側端に前記可動取付板側と係合する滑りガイドを夫々備え、前記主取付板に固設されたピンに夫々回転自在に支持されると共に、前記可動取付板の半径方向前方への移動に伴い前記狭持部を容器に当接する一対の可動片と、前記可動取付板を半径方向前方へ常時押す圧縮ばねとより構成され、容器が挟持される中心位置を一定の位置に固定するとともに、同中心位置に対して同様に進退する3個の挟持部を有することを特徴とする容器の搬送処理ライン。
4. 請求項３に記載する可動片は、前記ピンに回転自在に支持された首振り滑り素子を介して前記滑りガイド部を摺動可能とすることを特徴とする容器の搬送処理ライン。
5. 請求項３に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の首部のみを挟持することを特徴とする容器の搬送処理ライン。
6. 請求項３に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の胴部のみを挟持することを特徴とする容器の搬送処理ライン。
7. 請求項３に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパは、同容器の首部と胴部の両方を挟持することを特徴とする容器の搬送処理ライン。
8. 請求項３に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパにおいて、挟持片の断面形状が、コの字状であることを特徴とする容器の搬送処理ライン。
9. 請求項８に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパにおいて、容器の首部の長さに相当する高さを有する挟持片であることを特徴とする容器の搬送処理ライン。
10. 請求項３に記載する容器の搬送処理ラインのグリッパにおいて、容器の首部の長さに相当する高さを有する挟持片であることを特徴とする容器の搬送処理ライン。

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