JP4567155B2

JP4567155B2 - 容器反転装置

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Publication number: JP4567155B2
Application number: JP2000220465A
Authority: JP
Inventors: 浩二藤巻; 範久川島; 征彦長瀬
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: JP2002037442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、容器、特に、胴部と、この胴部に連続され、かつ、前記胴部よりも外径が小さい口頸部とを有するボトル形状の容器を、口頸部が下方に向いた状態から、口頸部が上方に向いた状態となるように反転させる容器反転装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アルミニウムなどの金属材料により構成されたボトル型の容器が、軽量であるという利点と、ＰＥＴボトルと同様に、ネジキャップで再密封できる機能を備えているという利点とがあることから、急速に需要が高まってきている。
【０００３】
このようなボトル型の容器は、例えば金属板の両面に合成樹脂を被覆した樹脂被覆金属薄板を打ち抜いてカップ形状成形品を製造する。つぎに、成形装置、例えば、縦型タイプのダブルアクションプレス成形装置を用いて、カップ形状成形品に絞りしごき加工や深絞り加工等の適宜の加工方法を施すことにより、胴部と、胴部に連続する肩部と、肩部における胴部とは反対側の端部に連続する口頸部とを有するボトル型の容器が製造される。ここで、肩部は、胴部側から口頸部側に近づくにともない縮径する形状を備えている。また、口頸部の外径は胴部の外径よりも小さく設定されている。
【０００４】
このボトル型の容器のプレス加工工程においては、金属板をダイの上面で保持するとともに、パンチを下降させて打ち抜き加工をおこない、カップ形状成形品を成形するとともに、カップ形状成形品を、その上下方向を反転させることなく、次のプレス工程に搬送する。ついでカップ形状成形品の下部をダイで保持し、さらに、パンチを下降させて、絞りしごき加工や深絞り加工等の成形加工を施すことにより、胴部および肩部ならびに口頸部を成形する。つまり、容器は、その口頸部が下方に向いた状態のまま、順次フィードバー等の間欠移送部材により各加工ステーションを経て移送されて、各種の成形加工がおこなわれる。
【０００５】
上記のようにして、プレス加工が施された容器は、次工程、例えば、胴部開口端部の縁切り工程、容器外面の印刷・塗装工程、あるいは口頸部の先端を切除して開口部を成形する工程、口頸部にネジ部を成形する工程、開口端部をネックイン・フランジ加工し、かつ、底蓋を巻き締める工程などへ搬送される。ここで、容器が、プレス加工工程から倒立した姿勢のまま次工程に搬送されると、容器の姿勢が不安定となり、容器が転倒する可能性があった。そこで、容器をプレス加工工程から次工程に排出する際には、容器を反転して口頸部を上向きにした正立姿勢とし、この容器を次工程に搬送する動作がおこなわれている。
【０００６】
このように、容器を反転させるための方式としては、プレス機の排出位置まで容器を移送した後、容器を自由落下させて、その自重により容器を反転させる方式、いわゆるシュート方式が知られている。しかしながら、このシュート方式においては、容器が落下してから反転が完了するまでの所要時間が長くなるという問題があった。また、容器が軽量品である場合は、容器が落下途中でガイド部材などに引っかかり、容器の詰まりが生じる問題があった。さらに、容器が排出される速度が速過ぎると、容器がその反転時に勢いあまって必要以上に回転してしまい、結果的に容器の転倒が生じたりして、容器の姿勢が不安定となるなどの問題があった。
【０００７】
したがって、上記のシュート方式は、高速搬送には不向きである。特に、容器の搬送経路が複数ある（複数レーン化）場合は、各レーンにおける容器の搬送速度や、容器と、反転される容器の着地部位との相対位置の調整が困難であり、容器の搬送速度や反転状態の調整などに多くの時間がかかった。さらに、加工誤差などにより、各レーンの容器の寸法が異なっている場合は、容器を反転させるタイミング等のバラツキをなくす調整が一層困難であり、生産スピードを向上させることのできる容器反転装置が望まれていた。
【０００８】
ところで、上記の容器とは異なる対象物、具体的には、自動車用外板パネルを反転させる装置の一例が、特開昭５５−３０３７１号公報に記載されている。この公報に記載された反転装置は、第１次プレス機械と第２次プレス機械との間に設けられている。この反転装置は、駆動装置により回転駆動される主軸を備えており、主軸の周囲にアームが複数取り付けられている。また、このアームにはバキュームカップが設けられている。さらに、主軸の内部にはバキュームカップに連通する通気路が設けられているとともに、主軸の回転にともない、カム機構により通気路を開閉する切換弁が設けられている。
【０００９】
上記構成の反転装置においては、第１次プレス機械により加工された板形状の被搬送物が、ほぼ水平な状態で搬送台上に保持されるとともに、主軸の間欠回転によりバキュームカップが被搬送物の下面に接触するとともに、カム機構により切換弁が動作して、バキュームカップにより被搬送物が真空吸着される。そして、主軸の回転により被搬送物が１８０度反転されてキャリヤ上に移送される。ついで、切換弁の動作によりバキュームカップの吸引力が解除される。その後、キャリヤ上の被搬送物は第２プレス機械側に搬送され、所定の加工が施される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載されている反転装置のように、真空吸着システムを用いて、容器の反転をおこなうことも考えられる。しかしながら、上記公報に記載されている搬送装置は、自動車用外板パネルなどの板状成形品を反転させる装置であるために、この反転装置を、前述の容器、つまり、胴部と、この胴部に連続して形成され、かつ、前記胴部よりも外径が小さい口頸部とを有する容器を反転させるための反転装置にそのまま適用することはできなかった。
【００１１】
すなわち、プレス加工工程から搬送される容器は、その口頸部が下方に向いた姿勢、つまり倒立した姿勢のまま搬送されるために、公報に記載されている反転装置のように、容器を下方から保持することは困難であり、また、一旦容器を引き出さなければならず、装置の構成が大型化してしまう問題がある。さらに、容器は高さがあるために、加工誤差により高さにバラツキが生じることがあるが、このような容器の高さ方向の一端を真空吸着して一律に１８０度反転し、この容器を後工程への搬送コンベヤ上に載せるとすれば、容器の反転時に、容器に対して高さ方向の圧縮荷重がかかり易く、薄肉厚の容器が変形するおそれもある。このように、胴部と口頸部とを有するボトル型の容器は、その形状の特殊性故に、公報に記載されている反転装置を用いるとすれば、容器を確実に保持することができないばかりか、反転時に容器を変形させてしまうおそれがあり、この公報の技術を容器の反転に適用することは困難であった。
【００１２】
この発明は、上記のような事情を背景としてなされたものであり、胴部と口頸部とを有する容器を確実に保持することができ、かつ、反転時に容器が変形したりすることを防止することのできる容器反転装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段およびその作用】
請求項１の発明は、胴部と、この胴部に連続され、かつ、前記胴部よりも外径が小さい口頸部とを有するようにプレス加工が施され、プレス機の回転と同期して往復移動するフィードバーの保持力により、前記口頸部を下方に向けた倒立姿勢のまま下流側に向けて間欠的に移送されるボトル型の容器を、前記プレス機の排出位置で、前記口頸部が下方に向いた下向き状態から、前記口頸部が実質的に上方に向いた上向き状態となるように反転させて、回転駆動する排出コンベヤの上面上に着地させるための容器反転装置において、前記プレス機の排出位置に設けられ、前記フィードバーと対向してほぼ水平な軸線を中心としてサーボモータの駆動により間欠回転する回転部材と、この回転部材の外周に設けられ、かつ、前記フィードバーに保持されて前記プレス機の排出位置まで搬送されてきた前記下向き状態にある前記容器の胴部の外面に接近することにより、前記フィードバーの保持力が解除される前に吸着力を発生させて前記容器を吸着する吸着装置と、この吸着装置により前記容器を保持するとともに、前記回転部材が回転して前記容器が前記上向き状態となる手前の５度ないし１５度の範囲において、前記容器に対する前記吸着装置の吸着力を解除させる吸着力解除装置とを備えていることを特徴とするものである。ここで、「胴部に連続され」には、胴部と口頸部とが直接連続されている場合と、胴部と口頸部とが他の部位（例えば肩部）を介して間接的に連続している場合とが含まれる。
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記吸着力解除装置は、前記容器が前記排出コンベアの上面上に着地する直前であって該容器と該上面との間に所定の隙間を残した状態で、前記吸着力を解除させることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１または２の発明によれば、吸着装置が容器の胴部の外面に接近して容器を吸着するため、下向き状態の容器を確実に保持することができる。また、下向き状態の容器を上向き状態となるように反転した場合に、容器に対してその高さ方向に圧縮荷重が作用することが回避される。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記回転部材の外周に設けられた前記吸着装置が、前記容器を真空吸着するように構成されており、これら回転部材と吸着装置との間に、回転が規制された中間部材が介在されており、前記回転部材に第１の通気路が設けられ、前記吸着装置に第２の通気路が設けられているとともに、前記中間部材に、前記回転部材および前記吸着装置と前記中間部材とが相対回転した場合に、所定角度の相対回転範囲内で前記第１の通気路と前記第２の通気路とを接続する接続通気路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる他に、回転部材および吸着装置と中間部材とが、所定角度の範囲内で相対回転している間、容器に対する真空吸着力が発生する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記吸着装置が環状部材を有し、前記回転部材の外周面と前記環状部材との間に環状空間が形成され、前記中間部材が環状に構成されており、この中間部材が前記環状空間に配置されているとともに、前記第１の通気路および前記第２の通気路が前記環状空間に臨んで開口され、前記接続通気路の両端が、前記中間部材の内周面および外周面に開口されており、前記回転部材および前記吸着装置と前記中間部材との対向面に、半径方向の隙間が設定されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の作用が生じる他に、第１の通気路および第２の通気路ならびに接続通気路を負圧として、吸着装置により容器を真空吸着する際に、中間部材と回転部材および吸着装置とが密着することが回避される。したがって、回転部材および吸着装置と中間部材とが相対回転する際に、その回転抵抗の増加が抑制される。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３または４の構成に加えて、前記中間部材を、前記軸線を中心として円周方向に移動可能に保持し、かつ、前記中間部材を円周方向に位置決め固定する調節装置を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の発明によれば、請求項３または４の発明と同様の作用が生じる他に、中間部材を円周方向に移動して固定すれば、回転部材および吸着装置が回転する場合に、その回転方向の位相において、容器に対する真空吸着力の発生・解除のタイミングが調整される。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれか１項の構成に加えて、複数の容器搬送経路に対応して、前記回転部材にほぼ水平方向に複数の吸着装置が設けられているとともに、各吸着装置の第２の通気路と、前記回転部材の第１の通気路とが接続されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれか１項の発明と同様の作用が生じる他に、複数の吸着装置に接続される第１の通気路が共通化される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、容器反転装置Ａ１を配置した工程の部分的な平面図、図１は、図２のＩ−Ｉ線における正面断面図、図３は、図１のIII −III 線における平面断面図、図４は、図３のIV−IV線における正面断面図、図５は、図２の工程の正面図、図６は、図２の工程の正面断面図である。容器反転装置Ａ１よりも上流側には、上流側搬送部材としての搬送台１が設けられている。具体的には、プレス加工工程（図示せず）と容器反転装置Ａ１との間に搬送台１が設けられている。この搬送台１は、ツールホルダー１Ａ上にほぼ水平に配置されている。
【００２４】
搬送台１の上方には、向かい合った２部材を１組とする板形状のフィードバー２が、相互に平行に、かつほぼ水平に配置されている。フィードバー２の対向面には、保持爪３がそれぞれ設けられている。各フィードバー２は、１組毎に水平方向にその長手方向に沿って、かつ、プレス機の回転位相に同期して往復復移動自在に構成されているとともに、各フィードバー２の向かい合った２部材は、幅方向（近接・離間する方向）に水平移動自在に構成されている。各フィードバー２を長手方向および幅方向に往復移動させるための駆動装置（図示せず）が設けられている。上記のように構成された搬送台１および複数組のフィードバー２により、複数の容器搬送経路（言い換えれば容器搬送ライン）Ｂ１が形成されている。
【００２５】
これらの容器搬送経路Ｂ１に沿って搬送される容器４について説明する。容器４は、アルミニウム合金などの金属材料から作られたボトル型の容器である。この容器４の製造工程を簡単に説明する。まず、薄肉金属板の両面に合成樹脂の被覆を施した後、この薄肉金属板を打ち抜き成形してカップ形状成形品を製造する。ついで、カップ形状成形品に深絞り加工あるいは絞りしごき加工などを施すことにより、小径の底付き口頸部（以下、口頸部と略記する）５と、傾斜面を有する肩部６と、大径の胴部７とを有する容器４が製造される。ここで、肩部６は、胴部７側から口頸部５側に近づくにともない縮径するように設定されているとともに、口頸部５の外径は胴部７の外径よりも小さく設定されている。この実施形態においては、容器４の平面断面形状はほぼ円形に構成されている。
【００２６】
各容器搬送経路Ｂ１においては、容器４がフィードバー２により、矢印Ｃ１方向に搬送される。また、容器搬送経路Ｂ１よりも容器４の搬送方向の下流側には、下流側搬送部材である排出コンベヤ８が設けられている。この排出コンベヤ８は、ローラ９および他のローラ（図示せず）に巻き掛けられており、排出コンベヤ８による水平部１０が形成されている。この水平部１０の上面１１は、搬送台１の上面１２よりも低い位置に設定されている。なお、排出コンベヤ８は、図示しない駆動装置により矢印Ｄ１方向に回転駆動される。さらに、排出コンベヤ８にはその厚さ方向に貫通する通気孔８Ｂが、その全周に亘って設けられているとともに、排出コンベヤ８の内側にはバキューム装置８Ａが設けられている。
【００２７】
上記容器反転装置Ａ１は、搬送台１上の容器４を反転させて排出コンベヤ８上に移送するためのものである。以下、容器反転装置Ａ１の構成を具体的に説明する。排出コンベヤ８のローラ９の上方には中空の回転軸１３が設けられている。
この回転軸１３の両端はラジアル軸受１４，１５により支持されており、回転軸１３がほぼ水平な軸線Ｅ１を中心として回転可能に構成されている。なお、ラジアル軸受１４，１５は、それぞれブラケット１６，１７に取り付けられている。
このブラケット１６，１７は、固定台（例えばプレス機本体）２３および後述するブラケット４４に取り付けられている。
【００２８】
回転軸１３には全長に亘って、つまり、軸線Ｅ１方向に沿って中空な通気路１８が設けられており、通気路１８の一端側はプラグ１９により閉塞されている。
これに対して、通気路１８におけるプラグ１９とは反対側の端部には、ロータリジョイント２０が接続されている。このロータリジョイント２０は、その内部に通気路（図示せず）を有する公知のものである、そして、ロータリジョイント２０にはホース２１を介して真空ポンプ（図示せず）が接続されている。また、回転軸１３におけるロータリジョイント２０とラジアル軸受１５との間には、プーリ２２が設けられている。
【００２９】
一方、ブラケット１７にはプレート２４を介して公知のサーボモータ２５が取り付けられており、サーボモータ２５の主軸２６にはプーリ２７が固定されている。そして、プーリ２２とプーリ２７とにタイミングベルト２８が巻き掛けられている。また、固定台２３の水平面２９とブラケット１６，１７との間には高さ調整板３０が設けられている。なお、図５においては、便宜上、ブラケット１７と固定台２３との間の高さ調整板３０のみが図示されている。
【００３０】
前記回転軸１３には、図４に示すように半径方向に貫通する通気路３１が設けられている。通気路３１は、回転軸１３に対して円周方向にほぼ等間隔で複数配置されている。つまり、各通気路３１は放射状に配置されている。また、通気路３１は、回転軸１３の長手方向において、各容器搬送経路Ｂ１に対応する位置にそれぞれ配置されている。また回転軸１３の外周には複数の環状部材３２が取り付けられている。各環状部材３２は連結部材（摩擦式締結要素）３３を介して回転軸１３に取り付けられている。
【００３１】
このようにして、回転軸１３と環状部材３２とが一体回転するように構成されている。連結部材３３は、例えば、シュパンリング（登録商標）のように、対向する２個のくさび、および内輪・外輪、ならびにロッキングボルトを有するものであり、ロッキングボルトを締め付けることにより、くさび面同士が完全に密着する構成のものである。各環状部材３２は、回転軸１３の長手方向において、各容器搬送ラインＢ１に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００３２】
図３に示すように、各環状部材３２における連結部材３３とは軸線Ｅ１方向で反対側の内周に環状凹部３４が形成されている。また、各環状部材３２の外周面には複数の凹部３５が設けられている。図示実施形態においては、凹部３５は環状部材３２の外周に、１８０度の間隔で２個設けられている。そして、各環状部材３２には、環状凹部３４と各凹部３５とを接続する通気路３６が２本設けられている。この通気路３６同士は、軸線Ｅ１を通過する半径方向の線分（図示せず）上、つまり、軸線Ｅ１を中心とする１８０度の位置に設けられている。
【００３３】
さらに、各凹部３５には吸着パッド３７がそれぞれ固定されている。この吸着パッド３７は、ゴム弾性材料以外の材料、例えば樹脂または金属などにより構成されている。この実施形態においては、吸着パッド３７がナイロン樹脂により構成されている。また、吸着パッド３７における凹部３５からの露出部分には、容器吸着面３８が形成されている。２つの通気路３６を含む平面内における吸着面３８の断面形状は円弧形状に構成されており、吸着面３８の円弧形状部分の曲率半径は、容器４の胴部７の外面の曲率半径よりも０．１ないし０．５mm程度大きく設定されている。さらに、吸着パッド３７には、吸着面３８から通気路３６に連通する通気路３９が設けられている。
【００３４】
前記回転軸１３の外周における各環状凹部３４には、環状のバルブ部材４０がそれぞれ設けられている。このバルブ部材４０と回転軸１３との間には、軸線方向にラジアル軸受４１が２個配置されており、バルブ部材４０と回転軸１３とが相対回転可能に構成されている。またバルブ部材４０には、バルブ部材４０と回転軸１３とを相対回転させるための調整プレート４２が固定されている。この調整プレート４２には、図６に示すように水平なピン４３が設けられている。一方、固定台２３にはブラケット４４が設けられており、ブラケット４４と固定台２３との間には高さ調整板３０が介在されている。
【００３５】
そして、ブラケット４４には水平なピン４５が設けられており、ピン４３とピン４５とが連結棒４６により連結されている。連結棒４６はピン４３，４５に対して回転可能に連結されており、この連結棒４６はその長さを調節できるように、例えばターンバックルなどにより構成され、図示しないナットで固定されている。このように、調整プレート４２が、連結棒４６およびブラケット４４を介して固定台２３に連結され、バルブ部材４０の回転が規制されている。このため、回転軸１３および環状部材３２が回転すると、回転軸１３に取り付けられた環状部材３２とバルブ部材４０とが相対回転する。
【００３６】
一方、図４に示すように、バルブ部材４０の内周には、全周に亘って内周溝４７が形成されており、前記通気路３１と内周溝４７とが連通している。またバルブ部材４０の外周における円周方向のほぼ半分の領域、つまり、軸線Ｅ１を中心とするほぼ１８０度の領域には、外周溝４８が形成されている。より具体的には、位置決め固定されたバルブ部材４０の外周において、上側半分の領域に外周溝４８が配置されている。外周溝４８には、搬送台１側に近い端部５５と、この端部５５とは反対側に位置する端部５６とを備えている。
【００３７】
さらにバルブ部材４０には半径方向の通気路４９が複数設けられており、外周溝４８と内周溝４７とが通気路４９により接続されている。さらにバルブ部材４０の外周、つまり、環状凹部３４の内周面５０に対応する位置には、外周溝４８の端部５６から所定距離を隔てた位置に大気開放溝５１が設けられている。この実施形態においては、バルブ部材４０の円周方向における外周溝４８の端部５６と大気開放溝５１との間の距離が、通気路３６の内径よりも短く設定されている。
【００３８】
さらにまた、図３に示すように、回転軸１３の外周面とバルブ部材４０の内周面との間には半径方向の微小隙間Ｋ１が設定され、および環状部材３２の内周面５０とバルブ部材４０の外周面との間には半径方向の微小隙間Ｊ１が設定されている。各微小隙間Ｊ１，Ｋ１は、例えば、０．１mm程度に設定されている。ここで、回転軸１３とバルブ部材４０とがラジアル軸受４１により半径方向に位置決めされて、微小隙間Ｋ１が確保されている。なお、回転軸１３の外周面とバルブ部材４０との間、具体的には回転軸１３の長手方向における内周溝４７の両側に、Ｏリングなどの密封装置（図示せず）を設けることなく、微小隙間Ｋ１の気密性が十分維持されている。
【００３９】
一方、環状部材３２は回転軸１３の外周に固定されているため、微小隙間Ｊ１も間接的にラジアル軸受４１により確保されている。なお、環状部材３２の内周面５０とバルブ部材４０の外周面との間、具体的には回転軸１３の長手方向における外周溝４８の両側にも、Ｏリングなどの密封装置を設けることなく微小隙間Ｊ１の気密性が十分維持されている。上記のように構成された環状部材３２およびバルブ部材４０ならびに吸着パッド３７の組み合わせにより、１組の吸着ユニットＨ１が構成されている。そして、各吸着ユニットＨ１が回転軸１３の長手方向に配置されている。
【００４０】
さらに、回転軸１３の外周、例えば吸着ユニットＨ１同士の間には、環状の取付具５２が取り付けられている。この取付具５２は、回転軸１３に対して１個設けられていればよい。この取付具５２は、その円周方向の１箇所に、軸線方向のスリット設けた割り金具である。そして、調整ボルト（図示せず）の締め付け力を緩めて、回転軸１３と取付具５２とを円周方向に位置決めした後、調整ボルトを締め付けることにより、回転軸１３に対して取付具５２を円周方向に位置決め固定することができる。取付具５２には板状のセンサードグ５３が設けられており、センサードグ５３は円周方向の所定角度の範囲に亘る扇形状部５３Ａを備えている。一方、センサードグ５３と対面する調整プレート４２には、センサードグ５３を検知するセンサ５４が設けられている。
【００４１】
ここで、実施形態の構成とこの発明の構成との対応関係を説明する。回転軸１３がこの発明の回転部材に相当し、吸着パッド３７および環状部材３２がこの発明の吸着装置に相当し、環状部材３２、バルブ部材４０、回転軸１３、通気路１８，３１，３６，３９，４９、大気開放溝５１、内周溝４７、外周溝４８がこの発明の吸着力解除装置に相当し、バルブ部材４０がこの発明の中間部材に相当し、通気路１８，３１がこの発明の第１の通気路に相当し、通気路３９がこの発明の第２の通気路に相当し、通気路４９、内周溝４７、外周溝４８がこの発明の接続通気路に相当し、環状凹部３４がこの発明の環状空間に相当し、調整プレート４２、ピン４３，４５、連結棒４６がこの発明の調節装置に相当する。
【００４２】
次に、上記工程における容器４の反転動作を説明する。まず、図１に示すように、吸着パッド３７が最も上流側に向けられた待機状態で回転軸１３が停止している。この待機状態では、吸着パッド３７の吸着面３８がほぼ垂直になっている。また、回転軸１３および環状部材３２とバルブ部材４０との円周方向の相対位置関係により、通気路３６と外周溝４８とが連通されている。つまり、通気路３６が、外周溝４８、通気路４９、内周溝４７、通気路３１を介して通気路１８に連通している。さらに、真空ポンプが駆動され、通気路３９側の空気が吸引されている。
【００４３】
一方、容器搬送経路Ｂ１にある容器４は、その口頸部５が下方に向けられた下向き状態（言い換えれば倒立状態）にあり、その口頸部５の先端が搬送台１の上面１２に接触している。さらに、容器４の倒立状態においては、容器４の中心軸線Ｇ１がほぼ垂直な状態にある。そして、フィードバー２の保持爪３により容器４の胴部７が挟み付けられて、容器４に対する保持力が生じている。
【００４４】
そして、フィードバー２がほぼ水平に、かつ、長手方向（図２において左方向）に移動するとともに、フィードバー２の保持爪３の間に保持されている容器４のうち、容器反転装置Ａ１側に最も近い位置、つまり、前進したフィードバー２に保持されている容器４の胴部７が、待機中の吸着パッド３７に接近して、容器４に対する吸着パッド３７の真空吸着力が発生するとともに、フィードバー２の長手方向の移動が停止する。
【００４５】
このようにして、容器４が吸着パッド３７により保持されると、フィードバー２の間隔が広げられ、容器４に対するフィードバー２の保持力が解除され、容器４がフィードバー２から吸着パッド３７に受け渡される。ついで、フィードバー２が、図２の右方向に所定量水平移動して戻り、停止する。その後、フィードバー２が近づく方向に水平に移動し、搬送方向の上流側にある加工ステーションに位置する容器４を掴む。以後、フィードバー２が上記動作を繰り返し、容器４を順次下流側に向けて間欠的に搬送する。
【００４６】
ところで、容器４がフィードバー２から吸着パッド３７に受け渡された後に、回転軸１３が図１の反時計方向に回転すると、容器４の口頸部５が搬送台１の上面１２から離れるとともに、容器４の反転動作が開始される。このように、容器４が回転軸１３の上方空間を円弧状の軌跡に沿って移動している間は、通気路３６と外周溝４８とが連通しており、容器４に対する吸着力が継続される。したがって、回転軸１３の回転中においても、容器４を確実に真空吸着しておくことができる。
【００４７】
そして、回転軸１３の回転にともない、容器４が反転されながら排出コンベヤ８の上方に移送される。ついで、容器４が、胴部７が下方に向き、かつ、口頸部５が上方に向いた上向き状態（言い換えれば正立状態）になる。容器４の正立状態においては、中心軸線Ｇ１がコンベヤ８の上面１１に対してほぼ垂直な状態にある。また、容器４の正立状態においては、胴部７の端部５７と排出コンベヤ８の上面１１との間に所定の隙間Ｆ１が残されている。このように、回転軸１３の回転により容器４が倒立状態から正立状態に変位する直前で、通気路３６が大気開放溝５１に連通する。
【００４８】
その結果、通気路３９が、通気路３６および大気開放溝５１を介して大気側に連通されて、通気路３９内が大気圧になり、容器４に対する吸着パッド３７の真空吸着力が機械的に解除される。容器４に対する真空吸着力が解除されると、排出コンベヤ８の上面１１の真上に位置する容器４は、自重およびバキューム装置８Ａの吸引力により、排出コンベヤ８上に着地する。排出コンベヤ８上に着地した容器４は、バキューム装置８Ａにより吸着保持されて、その姿勢が安定的に保持され、後工程に搬送される。
【００４９】
上記のようにして、容器４に対する真空吸着力を解除した吸着パッド３７は、回転軸１３の回転により回転軸１３の下側を通過して搬送台１側に移動し、吸着パッド３７が、図１の右側の位置に到達した時点で回転軸１３が停止して、待機状態となる。このように、サーボモータ２５の駆動により、回転軸１３が間欠的に停止・回転を繰り返すことにより、搬送台１側の容器４が反転され、かつ、順次排出コンベヤ８上方に移送されて、後工程に搬送される。
【００５０】
以上のように、この実施形態によれば、搬送台１上においては容器４が倒立状態にあるが、吸着パッド３７が容器４の胴部７の側面に接近して、容器４を真空吸着するため、搬送ラインＢ１の延長線上に容器４を倒立状態に位置決めでき、かつ、その容器４を確実に保持することができる。また、容器４の搬送経路にシュートなどの案内部材を設けることなく、容器４の胴部７の側面を真空吸着したまま容器４を反転させながら、排出コンベヤ８の上方に容器４を移動して正立状態とし、容器４が排出コンベヤ８の上面１１に位置する直前で吸着力が解除されるため、容器４が排出コンベヤ８の上面１１に着地する際に、容器４はその高さ方向の圧縮荷重などの影響を受けない。したがって、容器４を排出コンベヤ８上に移送する場合に、容器４が変形したり、合成樹脂の被覆に傷が付いたりするという不具合が生じにくく、容器４の耐食性や外観上の品質を確保することができる。
【００５１】
また、回転軸１３および環状部材３２とバルブ部材４０とが、外周溝４８の円周長および大気開放溝５１の配置位置に基づく所定角度の相対回転範囲内において、容器４に対する真空吸着力が発生する。したがって、容器４の反転動作中における容器４の保持力を、高精度に、かつ、簡単に制御することができる。
【００５２】
さらに、回転軸１３の外周面とバルブ部材４０の内周面との間には半径方向の微小隙間Ｋ１が設定され、バルブ部材４０の外周面と環状部材３２の内周面５０との間には半径方向の微小隙間Ｊ１が設定されている。そして、特別な密封装置を設けることなく、各微小隙間Ｊ１，Ｋ１の気密性が実質的に維持されている。
このため、容器４を真空吸着するために各通気路３９，３６，４９，３１内の空気を吸引して、各通気路３９，３６，４９，３１内を負圧にした場合でも、吸引力を低下させることなく、回転軸１３の外周面とバルブ部材４０の内周面との非接触状態が維持され、かつ、バルブ部材４０の外周面と環状部材３２の内周面５０との非接触状態が維持される。したがって、回転軸１３および環状部材３２とバルブ部材４０とが相対回転する際に、滑り接触することがなく回転抵抗の増加を抑制でき、容器４の反転動作を円滑におこなうことができ、振動などにより容器４が吸着パッド３７から脱落することを防止することができる。また、回転軸１３および環状部材３２ならびにバルブ部材４０の耐久性を向上させることができる。
【００５３】
さらにまた、連結棒４６の長さを調節して、回転軸１３の円周方向におけるバルブ部材４０の位相を調節することにより、外周溝４８の端部５５，５６および大気開放溝５１の円周方向の位相を変更することができる。したがって、回転軸１３の回転中において、容器４に対する吸着パッド３７の吸着力の発生・解除タイミングを容易に制御することができる。
【００５４】
ここで、プレス機が、毎分１００回転する工程を例として、容器４に作用する保持力を、図７のダイヤグラムに基づいて詳細に説明する。プレス機の加工工具（例えばプレス機のスライドに取り付けられたパンチなど）は昇降動作するものであり、図７の上死点および下死点は、プレス機が１回転する場合の加工工具の回転位相を意味している。また、フィードバー２の動作とプレス機の加工工具とが同期して駆動される。さらに、スライドおよび加工工具が上死点から下死点に亘って下降す行程と、スライドおよび加工工具が下死点から上死点に亘って上昇するまでの行程とを、１回転（３６０度）として表している。
【００５５】
この実施形態においては、２３０度の回転位相から１３０度の回転位相の範囲に亘り、フィードバー２が閉じられている一方、１３０度の回転位相から２３０度の回転位相の範囲に亘り、フィードバー２が開かれている。また、３００度の回転位相から６６度の回転位相の範囲に亘ってフィードバー２が前進し、６６度の回転位相から１３０度の回転位相の範囲に亘ってフィードバー２が停止し、１３０度の回転位相から２３０度の回転位相の範囲に亘ってフィードバー２が後退し、２３０度の回転位相から３００度の回転位相の範囲に亘ってフィードバー２が停止する。ここで、プレス機の加工工具が上死点にある際には、フィードバー２が閉じられており、容器４に対する保持力が生じている。また、回転位相が上死点にある際から吸着パッド３７による吸引が開始され、３００度を越える第１の位相から上死点に到達する前の第２の位相の範囲で、大気開放溝５１と通気路３９とが連通する。また、第２の位相から上死点の範囲では、吸着パッド３７が非吸引状態にある。
【００５６】
そして、プレス加工ステーションにおいては、下降プレス機の加工工具が上死点から下死点に向けて下降する途中、言い換えれば、カップ形状成形品に絞りしごき加工などの加工が施される際、容器４に対するフィードバー２同士の保持力が解除される時点Ｐで、プレス機の加工工具の回転位相が１３０度に到達する。
一方、プレス機の加工工具が上死点に到達する以前に、加工済みの容器４を排出する排出ステーションでは、回転軸１３が既に停止した状態、つまり待機状態にあるとともに、吸着パッド３７による空気の吸引が開始されている。言い換えれば、容器４がプレス加工ステーションからプレス排出ステーションに移送されて排出待ちの状態となっており、この排出待ちの容器４に対するフィードバー２の保持力が解除される点Ｐ以前に、吸着ユニットＨ１側に最も近い位置に搬送されている加工済みの容器４に対して吸着パッド３７が接近して、真空吸着力が発生している。ここで、点Ｐは、プレス機の加工工具の回転位相の１３０度に設定されている。
【００５７】
そして、容器４に対する吸着パッド３７の真空吸着力が発生してから、フィードバー２が後退し始める後退開始点Ｐまでの間（言い換えれば、回転位相が６６度から１３０度に到達するまでの間）、排出待ちの容器４に対して、フィードバー２の保持力と、吸着パッド３７の真空吸着力とが両方作用することになる。したがって、容器４に対する吸着パッド３７の真空吸着力の発生タイミング（開始タイミング）を、厳密に調整する必要はなく、フィードバー２が前進を完了する点Ｑ（この実施形態では６６度）に至る前までに発生するように制御すればよい。なお、この実施形態では、吸着ユニットＨ１に吸着パッド３７が２個設けられており、一方の吸着パッド３７が反転を終了する点Ｎにおいては、他方の吸着パッド３７は待機位置にある。すなわち、次に搬送されてくる容器４を吸引できる状態にあり、この他方の吸着パッド３７には、既に真空吸着力が発生している。
このように、容器４を反転するために２個の吸着パッド３７が交互に用いられる。
【００５８】
また、この実施形態において、容器４の反転開始点Ｍは、プレス機のフィードバー２の後退開始点Ｐから所定角度遅れているが、このように位相差を設ける理由は以下のとおりである。すなわち、反転開始点Ｍと後退開始点Ｐとを同時に設定したり、後退開始点Ｐの直後に反転開始点Ｍを設定した場合は、吸着パッド３７に吸着され、かつ、円弧状の軌跡に沿って反転される容器４と、間隔が広がりながら後退動作をおこなうフィードバー２とが干渉して、容器４の反転動作に支障を来す可能性がある。このような不具合を未然に防止するため、フィードバー２が所定量後退した時点から、吸着パッド３７に保持された容器４の反転動作が開始されるように、後退開始点Ｐと反転開始点Ｍとに位相差を設定している。この実施形態においては、後退開始点Ｐと反転開始点Ｍとの間に２５度の位相差が設定されている。
【００５９】
なお、容器４の反転動作は、プレス機の回転数に関係なく常時一定の回転位相、すなわち、反転開始点Ｍから開始されるように設定されている。また、プレス機の最高回転数に合わせた速度で容器４が反転されるように、回転軸１３の回転速度を設定すれば、プレス機の回転数が変動した場合でも、その都度容器４の反転速度（具体的にはサーボモータ２５の回転数）を変更したり、反転開始点Ｍの位相を調整したりする電気的な制御をおこなう必要がなく、経済的である。
【００６０】
また、この実施形態においては、回転軸１３の回転位相が点Ｎに到達すると、容器４が正立状態になるが、回転軸１３の回転位相が点Ｎに到達する手前約５度ないし１５度の範囲Ｒ１（言い換えれば、吸着パッド３７の吸引が終了する点Ｑ２から大気開放中の点Ｑ３の範囲）において、容器４に対する真空吸着力が解除されるように、連結棒４６を回してバルブ部材４０の円周方向の位相をタイミング調整される。このようにして、通気路３９と外周溝４８との遮断、通気路３９と大気開放溝５１との連通のタイミングが、容器４の搬送速度に応じて調整されるため、排出コンベヤ８の上面１１上に容器４をスムーズに、かつ、安定した姿勢で着地させることができる。
【００６１】
さらにまた、回転軸１３の長手方向に、吸着ユニットＨ１が所定間隔おきに、かつ、容器搬送経路Ｂ１に対応して設けられている。そして、回転軸１３の内部には、全ての吸着ユニットＨ１に対応する通気路１８が設けられている、したがって、複数の吸着ユニットＨ１に接続される通気路１８を共通化させることができ、吸着ユニットＨ１の構成を簡素化することができる。
【００６２】
さらに、高さ調整板３０の厚さを変更することにより、回転軸１３の軸線Ｅ１の高さ、言い換えれば、反転前の容器４と回転軸１３との高さ方向の相対位置を調節することができる。したがって、各種の高さの容器４に対応することができる。また、反転後の容器４の胴部７の端部５７と、排出コンベヤ８の上面１１との間に隙間Ｆ１が設定された状態で、容器４に対する吸着力が解除される。このため、プレス加工工程での加工熱により、容器４の高さが経時的に設計寸法よりも高くなってきた場合でも、容器４の端部５７がコンベヤ８の上面１１に衝突することが回避される。したがって、容器４の端部５７の変形や、容器４の反転不足に起因する搬送上のトラブルなどを防止することができる。
【００６３】
さらに、この実施形態においては、吸着パッド３７の吸着面３８の曲率半径が、胴部７の外面の曲率半径よりも大きく設定されているため、容器４に対する真空吸着力を解除、すなわち吸引通路が遮断された際に、大気が吸着面３８と容器４との隙間に進入し易く、容器４の離れ性が良好に維持される。さらに、吸着パッド３７の材料として、樹脂や金属を選択することにより、ゴム材などを使用した弾性材製の吸着パッドのような吸着面３８と容器４との過剰な密着が回避され、容器４の離れ性が向上し、高速搬送に有利となる。さらにまた、長さの異なる吸着パッド３７を複数用意しておき、これらを交換して使用することにより、容器４に対する吸着面積や吸着力を制御することもできる。したがって、高さや直径の異なる容器４であっても、確実に吸着保持することができる。
【００６４】
また、容器４に対する吸着力の発生タイミングおよび解除タイミングを調整する場合、あるいは何らかのトラブルが発生し、本装置を基準位置に戻す場合には、回転軸１３と一体回転するセンサードグ５３をセンサ５４で検知し、その信号により、サーボモータ２５を原点で停止させて復帰させる。またこのサーボモータ２５の回転速度は、前述のようにプレス機の駆動力源の最高回転数に対応できる速度に設定されているが、サーボモータ２５の回転速度の制御を、プレス機の回転数とは無関係におこなうことができるため、サーボモータ２５の回転速度を任意に設定できる。例えば、プレス機の回転速度に応じて、サーボモータ２５の回転速度を段階的に変化させるような電気的な制御をおこなうこともできる。
【００６５】
なお、上記実施形態において、容器４の平面断面形状は、図２、図３に示すような円筒形状の他に、多角形、楕円形などであってもよい。この場合、吸着パッドの吸着面の形状を、吸着する容器の胴部の側面形状に近似する形状に設計することは勿論である。また、上記実施形態においては容器を１８０度反転させるように構成されているが、上流側搬送部の上面と下流側搬送部材の上面とにより所定の角度が設定されている反転工程に対しても、この実施形態を適用することができる。この場合は、容器の反転角度は、上流側搬送部の上面と下流側搬送部材の上面とのなす角度に対応するように、サーボモータ２５の回転角度が設定される。またこの場合は、容器に対して作用する真空吸着力の発生・解除タイミングも、上流側搬送部の上面と下流側搬送部材の上面とのなす角度に対応して、バルブ部材４０の外周溝４８の円周長、および大気開放溝５１の円周方向の位相が適宜設定される。
【００６６】
さらに、上記実施形態においては、反転前の容器の搬送方向と反転後の容器の搬送方向とが同一になっているが、反転前の容器の搬送方向と反転後の容器の搬送方向とが異なっていてもよい。例えば、容器４と回転部材とが接触しない範囲で、反転前の容器の搬送方向と反転後の容器の搬送方向とが、実質的に直交する方向に配置されていてもよい。さらにまた、上流側搬送部の上面と下流側搬送部材の上面とを同じ高さに設定することもできる。さらに、回転部材の外周に、円周方向に設ける吸着パッドは２個に限定されず、１個でもよいし３個以上設けてもよい。吸着パッドの個数は奇数でも偶数でもよい。回転部材の円周方向における吸着パッドの配置個数は、吸着パッドにより吸着された容器同士が接触しない個数に設定することが望ましい。
【００６７】
なお、上記実施形態において、容器が合成樹脂材料（ＰＥＴなど）により一体成型されている場合でも、この容器を真空吸着式の吸着装置により、吸着し、かつ反転させることができる。また、この実施形態において、容器が金属材料製、特に磁性材料製のものであれば、容器を磁力により吸着するように、吸着装置を電磁石で構成することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１または２の発明によれば、吸着装置が容器の胴部の外面に接近して容器を吸着するため、下向き状態の容器を確実に保持することができ、下向き状態の容器を上向き状態となるように、迅速、かつ、案内部材を特別に設けることなく容器を反転することができる。また、容器に対してその高さ方向に無理な荷重が作用することが回避される。したがって、容器の反転時に容器が変形したり破損したり、あるいは転倒したりすることを防止することができる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、回転部材および吸着装置と中間部材とが、所定角度の範囲内で相対回転している間、容器に対する真空吸着力が発生する。したがって、容器に対して作用する真空吸着力の発生・解除タイミングを、複雑な制御装置を設けることなく、かつ、回転部材の回転を利用して高精度に制御することができ、容器の搬送性能が一層向上する。
【００７０】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、第１の通気路および第２の通気路ならびに接続通気路を負圧として、吸着装置により容器を真空吸着する際に、回転部材および吸着装置と中間部材との相対回転により回転抵抗の増加が抑制される。したがって、容器の反転動作を円滑におこなうことができるとともに、回転部材の振動などが抑制され、容器が吸着装置から脱落することを防止することができる。
【００７１】
請求項５の発明によれば、請求項３または４の発明と同様の効果を得られる他に、中間部材を円周方向に移動して固定すれば、回転部材および吸着装置が回転する場合に、その回転方向の位相において、容器に対する真空吸着力の発生・解除の微妙なタイミング調整を容易におこなえる。したがって、容器に対する真空吸着力を一層高精度に制御することができ、容器の反転機能が向上する。
【００７２】
請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれか１項の発明と同様の効果を得られる他に、複数の吸着装置に接続される第１の通気路を共通化させることができる。したがって、複数の吸着装置に対応して、第１の通気路をそれぞれに設ける必要がなく、容器反転装置の構造の簡略化および小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す容器反転装置を配置した工程の部分的な平面図である。
【図３】図２のIII −III 線における平面断面図である。
【図４】図３のIV−IV線における正面断面図である。
【図５】図２の工程の正面図である。
【図６】図２の工程の正面断面図である。
【図７】図１に示す容器反転装置とプレス工程とのタイミングを説明するダイヤグラムである。
【符号の説明】
４…容器、５…口頸部、７…胴部、１３…回転軸、１８，３１，３６，３９，４９…通気路、３２…環状部材、３７…吸着パッド、４０…バルブ部材、４２…調整プレート、４３，４５…ピン、４６…連結棒、４７…内周溝、４８…外周溝、Ａ１…容器反転装置、Ｂ１…容器搬送経路、Ｅ１…軸線、Ｊ１，Ｋ１…微小隙間。

Claims

胴部と、この胴部に連続され、かつ、前記胴部よりも外径が小さい口頸部とを有するようにプレス加工が施され、プレス機の回転と同期して往復移動するフィードバーの保持力により、前記口頸部を下方に向けた倒立姿勢のまま下流側に向けて間欠的に移送されるボトル型の容器を、前記プレス機の排出位置で、前記口頸部が下方に向いた下向き状態から、前記口頸部が実質的に上方に向いた上向き状態となるように反転させて、回転駆動する排出コンベアの上面上に着地させるための容器反転装置において、
前記プレス機の排出位置に設けられ、前記フィードバーと対向してほぼ水平な軸線を中心としてサーボモータの駆動により間欠回転する回転部材と、
この回転部材の外周に設けられ、かつ、前記フィードバーに保持されて前記プレス機の排出位置まで搬送されてきた前記下向き状態にある前記容器の胴部の外面に接近することにより、前記フィードバーの保持力が解除される前に吸着力を発生させて前記容器を吸着する吸着装置と、
この吸着装置により前記容器を保持するとともに、前記回転部材が回転して前記容器が前記上向き状態となる手前の５度ないし１５度の範囲において、前記容器に対する前記吸着装置の吸着力を解除させる吸着力解除装置と
を備えていることを特徴とする容器反転装置。
前記吸着力解除装置は、前記容器が前記排出コンベアの上面上に着地する直前であって該容器と該上面との間に所定の隙間を残した状態で、前記吸着力を解除させることを特徴とする請求項１に記載の容器反転装置。
前記回転部材の外周に設けられた前記吸着装置が、前記容器を真空吸着するように構成されており、これら回転部材と吸着装置との間に、回転が規制された中間部材が介在されており、前記回転部材に第１の通気路が設けられ、前記吸着装置に第２の通気路が設けられているとともに、前記中間部材に、前記回転部材および前記吸着装置と前記中間部材とが相対回転した場合に、所定角度の相対回転範囲内で前記第１の通気路と前記第２の通気路とを接続する接続通気路が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の容器反転装置。
前記吸着装置が環状部材を有し、前記回転部材の外周面と前記環状部材との間に環状空間が形成され、前記中間部材が環状に構成されており、この中間部材が前記環状空間に配置されているとともに、前記第１の通気路および前記第２の通気路が前記環状空間に臨んで開口され、前記接続通気路の両端が、前記中間部材の内周面および外周面に開口されており、前記回転部材および前記吸着装置と前記中間部材との対向面に、半径方向の隙間が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の容器反転装置。
前記中間部材を、前記軸線を中心として円周方向に移動可能に保持し、かつ、前記中間部材を円周方向に位置決め固定する調節装置を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の容器反転装置。
複数の容器搬送経路に対応して、前記回転部材にほぼ水平方向に複数の吸着装置が設けられているとともに、各吸着装置の第２の通気路と、前記回転部材の第１の通気路とが接続されるように構成されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の容器反転装置。