JP5886093B2 - 容器搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料水、その他の液体を容器に充填するシステムにおいて、直進式の搬送装置に容器を受け渡す回転式の搬送装置に関し、特に、受け渡し時に容器の転倒を防止できる搬送装置に関する。

飲料水、その他の液体（以下、飲料水と総称する）を容器、例えばペットボトルに充填するシステムとして、回転式の充填機が用いられている。この回転式の充填機は、回転する円形の回転体（スターホイール）の外周部に複数の充填バルブを備えており、スターホイールがほぼ１回転して容器が周方向に搬送される間に、充填バルブから容器内へ飲料水の充填を行う。そして、容器への充填が終了した後、キャッパ（打栓機）により容器へのキャップの装着が行われる。

充填機にてまだ容器に飲料水が充填されていない段階では、容器の大きさによらずに搬送可能なネックグリッパ（以下、グリッパ）のみで容器が搬送される。飲料水の充填、キャップの装着が終了した後は、グリッパにより把持しながらの搬送から、直進式のコンベアによる搬送に移行される。グリッパによる搬送からコンベアによる搬送に移行する過程では、飲料水が充填されている容器が相当の重量を有しているため、グリッパにより容器を把持するのに加えて、スターホイールに設けた支持板により容器をその底から支える構造が採用されている。

その概略構成を図８に示している。なお、図８（ａ）においては、グリッパの記載を省略するとともに、支持板３も説明に必要な一箇所のみに示してある。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スターホイール１の外周に設けられたグリッパによりペットボトル１００のネック（首部）を把持するとともに、グリッパの下方に設けられた平面形状が矩形の支持板３でペットボトル１００を支えることで、飲料水の入ったペットボトル１００を安定して保持する。
スターホイール１からコンベア４にペットボトル１００が受け渡される際には、スターホイール１の回転を行ないながら、グリッパによる把持を解除する。一方、コンベア４は、スターホイール１の速度に適合した速度で動作しているので、支持板３でのみ支えられているペットボトル１００は、コンベア４に載り移ることができる。

特開平１１−５９８８９号公報

ところが、ペットボトル１００は支持板３に載せられているために、コンベア４に円滑に載り移ることは容易でなく、コンベア４の幅方向に設けられたガイド４ａにペットボトル１００が衝突することをきっかけとしてコンベア４に載り移ることが多々ある。ペットボトル１００には、スターホイール１の回転にともない、スターホイール１の円周方向の速度成分が生じているからである。
ガイド４ａにペットボトル１００が衝突すると、ペットボトル１００が倒れて後続のペットボトル１００の搬送を遮るジャミングが生じることがある。また、倒れないまでも、衝突によりペットボトル１００が傷つき、またはへこむことがあり、このように損傷したペットボトル１００は商品にすることができない。

特許文献１には、支持板３に相当する載置プレートをスターホイールに設けた容器搬送装置が開示されている（特に、特許文献１の図１参照）。特許文献１の容器搬送装置は、上流側のスターホイールから下流側のスターホイールに向けて容器を円滑に受け渡すことを目的としている。この目的を達成するめに、容器の受渡し位置において、対応する各々の載置プレートは、容器の底部を同時に支持するように構成されている。このように、特許文献１は、スターホイールからコンベアに向けた容器の円滑な載り移りについて示唆を与えるものでない。
そこで本発明は、スターホイールからコンベアに向けて容器を円滑に載り移らせることのできる容器搬送装置を提供することを目的とする。

従来の搬送装置は、図８に示すように、ペットボトル１００の底１０３の大部分を支えるように支持板３が形成されている。これはペットボトル１００を安定した姿勢で支えることを重視していたためである。ペットボトル１００がコンベア４に円滑に載り移るためには、ペットボトル１００の底１０３がコンベア４に接触することが必要になるが、従来のようにペットボトル１００の底１０３の大部分が支持板３で支えられていると、ペットボトル１００がコンベア４に接触する機会が少ないことになる。したがって、従来は、ガイド４ａにペットボトル１００を接触させることで、載り移りを実現していたとも言える。

そこで本発明では、載り移りの直前までは、グリッパによりペットボトル１００を安定した姿勢で支える役割は担えるので、支持板に載り移りが容易な構成を付与することを志向することにした。すなわち本発明の容器搬送装置は、搬送、保持していた容器を、直進式のコンベアに、受け渡す回転式の容器搬送装置であって、容器搬送装置は、コンベアへの受け渡し位置まで容器を搬送すると、容器の把持を解除するグリッパと、容器の底を支持する支持体と、を備える。そして、支持体は、コンベアによる容器の搬送方向に対して斜辺を有する支持面を備え、重心を外して容器を支持することを特徴とする。

以上のように本発明による容器搬送装置は、重心を外して支持体が容器を支持する。したがって、グリッパによる把持が解除された容器は姿勢を保つことが困難になり、容器は支持されていない方に傾くので、容器の底がコンベアに接触しやすくなる。したがって、本発明の容器搬送装置によると、容器をコンベアに容易に載り移らせることができる。

本発明において、重心を外して容器を支持する支持体として、コンベアによる容器の搬送方向に対して斜辺を有する支持面を備える支持体が掲げられる。
この支持体によると、容器の一部が先行してコンベアに接触すると、コンベアにより搬送方向に引っ張られる。したがって、搬送方向に直交する方向、つまりコンベアのガイドに向けて容器が傾くおそれが極めて小さいので、載り移り時に容器がコンベアのガイドに接触するのを防止または抑制できる。

上記の好ましい形態はさらに二つの形態に区分される。
一つ目の形態は、容器の搬送方向の前側に斜辺を備える。
また、二つ目の形態は、容器の搬送方向の後側に斜辺を備える。
一つ目の形態は、コンベアによる容器の搬送速度Ｖｃが当該搬送装置による容器の搬送速度Ｖｓよりも速い場合（Ｖｃ＞Ｖｓ）に、特に有効である。コンベアが容器を引っ張る速度が支持板の速度より速いために、あたかも支持板を置き去りにすることで、コンベアへの容器の載り移りが円滑に行なわれる。
逆に、二つ目の形態は、コンベアによる容器の搬送速度Ｖｃが当該搬送装置による容器の搬送速度Ｖｓよりも遅い場合（Ｖｃ＜Ｖｓ）に、特に有効である。一つ目の形態とは逆に、支持板が移動する速度がコンベアの速度より速いために、あたかも容器がコンベア上に置き去りにされることで、コンベアへの容器の載り移りが円滑に行なわれる。

本発明によれば、重心を外して支持板が容器を支持するので、グリッパによる把持が解除された容器は姿勢を保つことが困難になり、容器は支持されていない方に傾くので、容器の底がコンベアに接触しやすくなる。したがって、本発明によると、容器がコンベアに容易に載り移ることができる容器搬送装置が提供される。

第１実施形態における飲料充填システムの概略構成を示す図である。 第１実施形態のシステムにおいて、ペットボトル１００がグリッパ及び支持板により保持されている様子を示し、（ａ）はスターホイールの円周方向からみた図、（ｂ）はスターホイールの円径方向からみた図である。 第１実施形態のシステムにおける、スターホイールＳＷからコンベアへ容器を受け渡す部分の近傍を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はペットボトルと支持板の関係を示す平面図である。 第１実施形態のシステムにおいて、容器がコンベアに載り移る際の挙動を示し、（ａ）はスターホイールＳＷによるペットボトル１００の搬送速度Ｖｓとコンベア２００によるペットボトル１００の搬送速度Ｖｃが等しい（Ｖｓ＝Ｖｃ）場合を示し、（ｂ）はＶｓ＜Ｖｃの場合を示す図である。 第２実施形態のシステムにおける、スターホイールＳＷからコンベアへ容器を受け渡す部分の近傍を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はペットボトルと支持板の関係を示す平面図である。 第２実施形態のシステムにおいて、容器がコンベアに載り移る際の挙動を示し、（ａ）はスターホイールＳＷによるペットボトル１００の搬送速度Ｖｓとコンベア２００によるペットボトル１００の搬送速度Ｖｃが等しい（Ｖｓ＝Ｖｃ）場合を示し、（ｂ）はＶｓ＞Ｖｃの場合を示す図である。 第１実施形態及び第２実施形態に対する変形例を示し、ペットボトルと支持板の関係を示す平面図である。 従来の搬送装置の概略構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はペットボトル１００と支持板３の関係を示す平面図である。

［第１実施形態］
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、飲料水充填システム１０は、容器供給部１１、殺菌・洗浄部１２、充填部１３、充填密封部１４、容器搬出部１５と、を備えている。
容器供給部１１は、空の容器、例えばペットボトル１００を殺菌・洗浄部１２に向けて搬送する。容器供給部１１はコンベア２００と複数のスターホイールＳＷを備えている。コンベア２００により連続的に搬送されてきたペットボトル１００は、スターホイールＳＷに受け渡され、殺菌・洗浄部１２に搬送される。なお、スターホイールＳＷは、概略円形状の形状をなしており、その周囲に取り付けられたグリッパによりペットボトル１００のネックを把持することで、ペットボトル１００を支持しながら搬送する装置である。ペットボトル１００は、スターホイールＳＷ間においては、各々が備えるグリッパによりペットボトル１００を持ち替えることで、受け渡しが行われる。

殺菌・洗浄部１２に搬送されたペットボトル１００は、スターホイールＳＷのネックグリッパに保持された状態で搬送されながら、選択された液剤により、殺菌、洗浄が施される。
殺菌・洗浄が済んだペットボトル１００は、充填部１３に移送されてから目的とする飲料水がペットボトル１００に充填される。飲料の充填もスターホイールＳＷで搬送されながら行なわれる。
飲料が充填さると、ペットボトル１００は充填密封部１４に搬送されてから栓（キャップ）をするキャップピングがなされる。なお、キャップは殺菌、洗浄がなされている。
キャップされたペットボトル１００は、スターホイールＳＷにより容器搬出部１５に移送され、さらに容器搬出部１５により次工程に向けて搬送される。

容器搬出部１５は、充填密封部１４からスターホイールＳＷでペットボトル１００を受け取り、下流側に位置するコンベア２０１に受け渡す。本実施形態は、容器搬出部１５において、スターホイールＳＷからコンベア２０１へのペットボトル１００の受け渡しを円滑に行えるようにしたところに特徴がある。
以下、この特徴部分について説明する。

図２に示すように、容器搬出部１５においてペットボトル１００は、スターホイールＳＷに設けられたグリッパ２０、２１によりネック１０１及び胴部１０２が把持されるとともに、スターホイールＳＷに設けられた支持板２２により底１０３が支えられている。
グリッパ２０、２１は、一対の開閉が可能なグリッパ部材を開閉させることで、ペットボトル１００を掴むことのできる、従来から公知の構成を広く適用できる。
支持板２２は、図３に示すように、ペットボトル１００を把持するグリッパ２０、２１と周方向における位置を対応させて、グリッパ２０、２１の下方に配置される。支持板２２は、例えば厚さが数ｍｍ程度の鋼材で構成される。
スターホイールＳＷは、グリッパ２０、２１と支持板２２の組を、周方向の複数個所に備えている。

図３（ａ）に示すように、容器搬出部１５のスターホイールＳＷには、その下流にコンベア２０１が設けられている。コンベア２０１は、可動式の搬送路２０２と、搬送路２０２の幅方向の両側に設けられるガイド２０３ａ、２０３ｂと、を備えている。搬送路２０２は、スターホイールＳＷから受け渡されたペットボトル１００を、白抜き矢印Ａの向きに搬送する。本形態において、搬送路２０２の形式は問わず、ベルト式、ローラ式、その他の形式の搬送路を広く適用することができる。ガイド２０３ａ、２０３ｂは、ペットボトル１００を搬送路２０２に沿って搬送するために設けられている。一対のガイド２０３ａ、２０３ｂの間隔、つまり搬送路２０２の幅は、ペットボトル１００が搬送される際にガイド２０３ａ、２０３ｂに容易には擦れない程度の余裕を持たせて設定されている。なお、図３（ａ）は、グリッパ２０，２１の記載を省略するとともに、支持板２２も説明に必要な一箇所のみに示してある。

スターホイールＳＷのグリッパ２０、２１及び支持板２２で保持されて搬送されてきたペットボトル１００はコンベア２０１に受け渡される。ただし、受け渡しの直前には、グリッパ２０、２１を開くことでペットボトル１００の把持を解除する。したがって、ペットボトル１００は、受け渡しの直前には、支持板２２に載せられているだけになる。なお、グリッパ２０、２１の開閉（把持、解除）の動作は、スターホイールＳＷとグリッパ２０、２１の間にカムを設けることで容易に実現できる。

受け渡されるべきペットボトル１００がコンベア２０１に達すると、ペットボトル１００は底１０３がコンベア２０１の搬送路２０２に容易に接触できる。これは、以下説明するように、支持板２２の形態に基づいている。
支持板２２は、ペットボトル１００の搬送方向の前側に斜辺２２ａを備えており、平面形状が台形状をなしている。図３（ｂ）に示すように、この支持板２２に載せられたペットボトル１００の重心Ｇは支持板２２の領域内には存在しておらず、支持板２２は重心Ｇを外してペットボトル１００を支持している。したがって、それまでグリッパ２０、２１に把持されることで安定した姿勢を保っていたペットボトル１００は（図４（ａ）「ａ−１」）、スターホイールＳＷからコンベア２０１に受け渡される直前に不安定な状態になるが、本実施形態はペットボトル１００を不安定になることを利用する。つまり、支持板２２の斜辺２２ａより前方にはペットボトル１００を支持するものが何もないので、ペットボトル１００は斜め前方に向けて傾き、底１０３が搬送路２０２に接触する（図４（ａ）「ａ−２」）。なお、図４（ａ）は、「ａ−１」〜「ａ−４」へと時系列の順に記載されている。図４（ｂ）、後述する図６も同様である。

次いで、搬送路２０２の移動及びスターホイールＳＷ（支持板２２）の回転移動が進む。なおここで、スターホイールＳＷによるペットボトル１００の搬送速度をＶｓとし、コンベア２０１によるペットボトル１００の搬送速度をＶｃとすると、Ｖｓ＝Ｖｃであるものとする。そうすると、それまでペットボトル１００を支持していた支持板２２が搬送路２０２外へ離れることで、ペットボトル１００の搬送路２０２への載り移りが完了する（図４（ａ）「ａ−３」，「ａ−４」）。

以上のように、第１実施形態によると、ペットボトル１００の重心Ｇを外した位置で支持板２２がペットボトル１００を底１０３から支持するので、不安定となったペットボトル１００が傾いて搬送路２０２に接触し、スターホイールＳＷからコンベア２０１へのペットボトル１００の載り移りが極めて円滑になる。しかも、搬送路２０２によりその移動する方向にペットボトル１００が引っ張られるので、ガイド２０３ａ，２０３ｂにペットボトル１００が接触するおそれが小さい。特に、第１実施形態は、斜辺２２ａを形成することで、後述する図７（ａ）に示す矩形の支持板に比べて、ペットボトル１００がコンベア２０１に載り移る姿勢が早期に確保されるため、ガイド２０３ａにペットボトル１００が接触するおそれを低減できる。よって、ペットボトル１００の傷つき、へこみといった変形が生じるおそれが低減され、ペットボトル１００の商品歩留まり向上に寄与する。

第１実施形態において、スターホイールＳＷによる搬送速度Ｖｓよりも、コンベア２０１の搬送速度Ｖｃを速くする（Ｖｓ＜Ｖｃ）ことが好ましい。これは、ペットボトル１００が搬送路２０２に接触すると、図４（ｂ）の「ｂ−３」、「ｂ−４」に示されるように、搬送路２０２が支持板２２を置き去りにするようにペットボトル１００を引っ張ることで、ペットボトル１００は、コンベア２０１への載り移りが迅速に行われるとともに、ガイド２０３ａ，２０３ｂへの接触をより確実に防ぐことができる。
なお、図４（ｂ）の「ｂ−１」、「ｂ−２」は、図４（ａ）の「ａ−１」、「ａ−２」と同じである。

［第２実施形態］
第２実施形態は、図５に示すように、支持板１２２が、ペットボトル１００の搬送方向の後側に斜辺１２２ａを備えている。この支持板１２２に載せられたペットボトル１００の重心Ｇは支持板１２２の領域内には存在しておらず、支持板１２２も第１実施形態の支持板２２と同様に重心Ｇを外してペットボトル１００を支持している。したがって、それまでグリッパ２０、２１に把持されることで安定した姿勢を保っていたペットボトル１００は（図６（ａ）「ａ−１」）、スターホイールＳＷからコンベア２０１に受け渡される直前に不安定な状態になるが、本実施形態はペットボトル１００を不安定になることを利用する。つまり、支持板１２２の斜辺１２２ａより後方にはペットボトル１００を支持するものが何もないので、ペットボトル１００は斜め後方に向けて傾き、底１０３が搬送路２０２に接触する（図６（ａ）「ａ−２」）。

次いで、搬送路２０２の移動及びスターホイールＳＷ（支持板２２）の回転移動が進む。なおここで、スターホイールＳＷによる搬送速度をＶｓ、コンベア２０１によるペットボトル１００の搬送速度Ｖｃとすると、Ｖｓ＝Ｖｃであるものとする。そうすると、それまでペットボトル１００を支持していた支持板２２が搬送路２０２外へ離れることで、ペットボトル１００の搬送路２０２への載り移りが完了する（図６（ａ）「ａ−３」，「ａ−４」）。

第２実施形態は、第１実施形態とは逆に、スターホイールＳＷによる搬送速度Ｖｓを、コンベア２０１の搬送速度Ｖｃよりも速くする（Ｖｓ＞Ｖｃ）ことが好ましい。これは、ペットボトル１００が搬送路２０２に接触すると、図６の「ｂ−３」、「ｂ−４」に示されるように、支持板１２２がペットボトル１００を置き去りにするように先行して進むので、ペットボトル１００を搬送路２０２が後向きに引っ張ることになり、ペットボトル１００は、コンベア２０１への載り移りが迅速に行われるとともに、ガイド２０３ａ，２０３ｂへの接触をより確実に防ぐことができる。
なお、図６（ｂ）の「ｂ−１」、「ｂ−２」は、図６（ａ）の「ａ−１」、「ａ−２」と同じである。

［変形例］
重心を外して支持板２２が容器を支持する構成として、支持板２２，１２２に斜辺２２ａ，１２２ａを設けた平面形状が台形の構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、平面形状が矩形の支持板２２によって本発明を実現することもできる。
例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、支持板２２２の前方側又は支持板３２２の後方側に重心を外してペットボトル１００を支持するようにしてもよい。また、図７（ｃ）に示すように、支持板４２２の側方に重心を外してペットボトル１００を支持するようにしてもよい。

以上以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１ スターホイール
３ 支持板
４ コンベア
４ａ，４ｂ ガイド
１０ 飲料水充填システム
１１ 容器供給部
１２ 殺菌・洗浄部
１３ 充填部
１４ 充填密封部
１５ 容器搬出部
２０ グリッパ
２２，１２２ 支持板
２２ａ，１２２ａ 斜辺
１００ ペットボトル
１０１ ネック
１０２ 胴部
１０３ 底
２００，２０１ コンベア
２０２ 搬送路
２０３ａ，２０３ｂ ガイド
Ａ 矢印
Ｇ 重心
ＳＷ スターホイール
Ｖｃ 搬送速度
Ｖｓ 搬送速度

Claims (3)

1. 搬送、保持していた容器を、直進式のコンベアに、受け渡す回転式の容器搬送装置であって、
   前記容器搬送装置は、
   前記コンベアへの受け渡し位置まで前記容器を搬送すると、前記容器の把持を解除するグリッパと、
   前記容器の底を支持する支持体と、
   を備え、
   前記支持体は、前記コンベアによる前記容器の搬送方向に対して斜辺を有する支持面を備え、重心を外して前記容器を支持する、
   ことを特徴とする容器搬送装置。
2. 前記容器の搬送方向の前側に前記斜辺を備え、
   前記コンベアによる前記容器の搬送速度Ｖｃが前記回転体による前記容器の搬送速度Ｖｓよりも速い、
   請求項１に記載の容器搬送装置。
3. 容器の搬送方向の後側に斜辺を備え、
   前記コンベアによる前記容器の搬送速度Ｖｃよりも前記回転体による前記容器の搬送速度Ｖｓが速い、
   請求項１に記載の容器搬送装置。

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