JP6088196B2

JP6088196B2 - グリッパ

Info

Publication number: JP6088196B2
Application number: JP2012225683A
Authority: JP
Inventors: 靖恵竹内; 田中　大輔; 大輔田中; 茂広杉山; 篤志津尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Food and Packaging Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: JP2014076518A

Description

本発明は、飲料充填システムにおいて、ボトル容器の受け渡しに用いられるグリッパに関する。

ペットボトル等のボトル容器（以下、単に容器と言うことがある）に飲料を充填する設備におけるボトル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、このグリッパでボトル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。このようなボトル容器搬送装置では、ボトル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ボトル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くなるという問題があった。そこで、胴部と比較してボトル容器間の寸法、形状の差が小さい首部（または、ネック）を把持することにより、このような煩雑さを解消するようにしたものが種々提案されている（例えば、特許文献１）。また、首部の径の異なる容器であっても安定して確実に把持できるグリッパも提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平１１−３１４７５２号公報特開２００５−２７１０９６号公報

しかし現在、材料コストやエコロジーの観点から、容器が肉薄化する傾向にあり、首部に設けられているつばの厚みが薄肉化している。グリッパはつばを上下から挟持することで容器の上下方向の固定を担っているが、つばが薄肉化すると、現在のグリッパではつばとの間にクリアランスが生じ、確実につばを挟持することが難しくなる。そうすると、容器が鉛直方向に対して傾斜し、あるいは、特に受け渡し時に容器がその軸線周りに回転してしまう。容器の内部には、飲料が充填される前に、倒立の状態で下向きに開口している口部から処理液を噴射させることで、殺菌、リンスが行なわれるが、容器が傾斜、回転してしまうと、容器内部に処理液が十分に当たらない領域がでてくる。そうすると、殺菌性能が落ちるという問題が生じうる。外形が円形の容器よりも、特に軸線周りに形状の方向性を有する外形が角形の容器の場合に、処理液が十分に当たらない領域が生じやすい。
飲料が充填される容器のつばの厚さに応じたグリッパを用意すればよいが、飲料充填ラインには数百個単位のグリッパが使用されているため、グリッパを交換する作業の負担は大きい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、薄肉のつばを有する容器であっても、傾斜及び回転させることなく安定して把持できるグリッパを提供することを目的とする。

かかる目的のもとなされた本発明は、相対的な移動により開閉自在に配設される一対の可動ホルダからなり、開放時には、ボトル容器の首部が出し入れ自在になると共に、閉鎖時には、首部に形成されたつばを表裏から挟んで首部を把持するグリッパに関する。
本願発明のグリッパは、可動ホルダが、つばの表側に対向して配置される円弧状の第一把持壁と、つばの裏側に対向して配置される円弧状の第二把持壁と、第一把持壁と第二把持部の間に設けられ、首部が把持されるとつばが挿入される円弧状の把持溝と、を備えることを前提としており、つばが挿入されると、第一把持壁又は第二把持壁に向けてつばを弾性力により押し付ける押圧体が、把持溝に設けられていることを特徴とする。また、押圧体は、板状ばねからなり、把持溝の開口側から奥側に向けて傾斜をなすように、把持溝の内部に配置され、把持溝は、板状ばねが設けられている部分が、奥側の幅がつばの厚さよりも狭くなっていることを特徴とする。
本発明のグリッパは、薄肉のつばが挿入されても、押圧体が第一把持壁又は第二把持壁に向けてつばを弾性力により押し付けることにより、傾斜及び回転の要因となるクリアランスをなくすことができるので、グリッパを交換することなく、ボトル容器を安定して把持することができる。

本発明において、押圧体は、板状ばねにより弾性力が生じるものにする。このばねを可動ホルダに設けることは、つばの厚さに応じたグリッパを用意するのに比べて、著しく低いコストで足りる利点がある。
板状ばねを弾性力の発生要素として用いる場合には、複数の板状ばねを、周方向に間隔を隔てて把持溝に設けることが好ましい。そうすることで、容器に傾斜及び回転が生じるのをより確実に防止できる。
また、複数の板状ばねを設けるのに代えて、単一の板状ばねを、周方向に沿って把持溝に設けることもできる。複数の板状ばね用いるのに比べて、把持溝に取り付ける手間が省ける利点がある。

本発明において、押圧体は、重力の向きに沿って、第一把持壁又は第二把持壁につばを押し付けるように設けられていることが好ましい。押圧体による弾性力に加えて、ボトル容器の自重がつばを第一把持壁又は第二把持壁に押し付ける力となるため、傾斜及び回転をより確実に防止することができる。

本発明によれば、薄肉のつばが挿入されても、押圧体が第一把持壁又は第二把持壁に向けてつばを弾性力により押し付けるので、傾斜及び回転の要因となるクリアランスがなくなり、グリッパを交換することなく、ボトル容器を安定して把持することができる。

本実施の形態におけるグリッパを示す斜視図である。本実施の形態におけるグリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本実施の形態に係るネックリング挟持手段を組付けた状態を示した断面図である。本実施の形態におけるグリッパに正立状態のボトルを受け入れる過程を示し、（ａ）は受け入れ前を示し、（ｂ）は受け入れ後を示す。本実施の形態におけるグリッパに倒立状態のボトルを受け入れる過程を示し、（ａ）は受け入れ前を示し、（ｂ）は受け入れ後を示す。単一の板状ばねを用いた場合のグリッパの平面図を示す。コイルばねを用いた場合のグリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本実施の形態に係るグリッパが適用されるボトル充填装置の概略図である。

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８に示すように、飲料充填機１は、容器１００を殺菌する殺菌装置２、容器１００をすすぐすすぎ装置３、容器１００に製品液を充填する充填装置４、製品液が充填された容器１００にキャップを装着するキャッパ（図示省略）を主たる構成要素として備えている。
これらの殺菌装置２、すすぎ装置３、充填装置４、キャッパ間には、搬送スターホイール５が設けられ、これによって、各々の搬送スターホイール５の外周には、容器１００の首部を把持する複数のグリッパ１０（図８には省略）が設けられており、隣接する一方の搬送スターホイール５のグリッパ１０から他方の搬送スターホイール５のグリッパ１０により容器１００の受け渡しが行われるようになっている。このような飲料充填機１は、その全体が所定以上のクリーン度に維持されたクリーンチャンバー内に配置される。なお、飲料充填機１の構成要素はあくまで一例である。

グリッパ１０は、図１及び図２に示すように、一対の対称形の可動ホルダ２０，２１を備えている。可動ホルダ２０，２１は、開放時には、容器１００の首部１０１が出し入れ自在になるとともに、閉鎖時には、首部１０１に形成されたつば１０２を表裏から挟んで首部１０１を把持する。
可動ホルダ２０，２１は、中間部に支点孔２０ａ，２１ａを、先端部に円弧状の切欠き部２２を、また、後端部に角柱状のスプリング支持棒２０ｂ，２１ｂを備えている。そして、それらの可動ホルダ２０，２１は、図３に示すように、ブロック１９の下面に形成された凹状の溝１９ｃに植設された２本の支点ピン２３，２４に支点孔２０ａ，２１ａを嵌合させて溝１９ｃ内に収容されるとともに、溝１９ｃを覆うように配置され、ボルト２５によってブロック１９に固定される保持板２６によって溝１９ｃ内に回動自在に拘束される。この保持板２６には位置決めピン２７が植設されており、位置決めピン２７が両可動ホルダ２０，２１の半円形の凹部２０ｃ，２１ｃの間に挿入される。また、両可動ホルダ２０，２１のスプリング支持棒２０ｂ，２１ｂには、座金２８，２８を介してスプリング２９の端部が嵌合される。このようにしてブロック１９に配設されたグリッパ１０は、スプリング２９の付勢力によって支点ピン２３，２４を中心として各々回動され、それらの先端が互いに近接または当接される。また、両可動ホルダ２０，２１はその凹部２０ｃ，２１ｃが位置決めピン２７に当接して、その回動が規制される。

次に、可動ホルダ２０，２１について詳細に説明する。なお、可動ホルダ２０と可動ホルダ２１は対称形状であるので、可動ホルダ２０の形状を説明するが可動ホルダ２１の説明は省略する。なお、可動ホルダ２０と同様の部分には、可動ホルダ２０と同様の符号を可動ホルダ２１に付している。
可動ホルダ２０には、開閉作動するための支点となる支点孔２０ａが中間部に形成され、その中心線上に半円形の凹部２０ｃが形成される。凹部２０ｃは対をなす可動ホルダ２１の凹部２１ｃとともに円形の貫通孔を形成する。この貫通孔には位置決めピン２７が挿入される。

可動ホルダ２０の前部には、容器１００の首部１０１を挟持するために設けられる円弧状の切欠き部２２が形成されている。この切欠き部２２には、首部１０１に形成されるつば（ネックリング）１０２をその上側（つばの表側）Ａから対向する上把持壁２２ａと、つば１０２を下側（つばの裏側）Ｂから対向する下把持壁２２ｂとが夫々設けられている。そして、上把持壁２２ａの方が下把持壁２２ｂよりも、つば１０２の周長を覆う長さが長く設定されている。前述したように容器１００の受け渡しがなされる飲料充填機１においては、例えば、一方の搬送スターホイール５にグリッパ１０を図１に示す上下の向きで設ける一方、他方の搬送スターホイール５にはグリッパ１０を図１とは上下を反転した向きで設けることで、グリッパ１０同士で容器１００を受け渡すことができる。ただし、受け渡し時に、互いのグリッパ１０が干渉しないようにするために、上把持壁２２ａと下把持壁２２ｂの長さを調整する必要がある。上把持壁２２ａ及び下把持壁２２ｂの円弧状の縁面は、容器１００の首部１０１に相当する半径とされている。上把持壁２２ａと下把持壁２２ｂの間には後端に向けて窪む把持溝２２ｃが形成されている。グリッパ１０が容器１００を把持すると、つば１０２が把持溝２２ｃに受け入れられる。把持溝２２ｃは、飲料充填機１で飲料が充填される容器１００の中で、最大の厚さを有するつば１０２の厚さよりも、幅が大きく設定されている。

本実施形態による可動ホルダ２０は、平面視した形状が矩形の板状ばねからなる押圧体３０が把持溝２２ｃに設けられている。押圧体３０は、把持溝２２ｃの開口側から奥側に向けて昇る傾斜をなすように、把持溝２２ｃの内部に配置され、固定具３５によって下把持壁２２ｂの側壁に固定されている。したがって、把持溝２２ｃは、押圧体３０が設けられている部分は、見かけ上、奥側の幅がつば１０２の厚さよりも狭くなっている。押圧体３０は、開口側で下把持壁２２ｂに固定されているので、この固定端を支点とする片持ち梁状の弾性体として機能する。押圧体３０は、周方向に間隔をあけて把持溝２２ｃの３箇所に設けられている。なお、押圧体３０は、後述するように、上把持壁２２ａに設けても良い。

次に、グリッパ１０により容器１００を把持するときの動作を説明する。はじめに、図４を参照して、正立状態の容器１００を把持する場合について説明する。図４（ａ）は、容器１００が上述したグリッパ１０に把持される前の状態を表している。容器１００がグリッパ１０に挿入されると（図４（ｂ））、つば１０２が把持溝２２ｃに挿入され、つば１０２により押圧体３０が収縮する。収縮した押圧体３０は、つば１０２を弾性力により上把持壁２２ａに押し付けので、つば１０２がグリッパ１０に把持される。押圧体３０は、把持溝２２ｃに複数箇所設けることが好ましい。例えば、図４（ａ）に示したように、等間隔に３箇所設ける。そうすることにより、つば１０２は押圧体３０から、把持溝２２ｃの周方向に亘って等しい力を受けるため、傾斜及び回転の要因となる局所的なクリアランスがなくなり、容器１００を安定して把持することができる。
以上より、つば１０２の厚さが薄い容器１００の場合であっても、グリッパ１０を交換しなくても、把持溝２２ｃに押圧体３０を設けることにより、傾斜及び回転をすることなく正立状態の容器１００を把持することができる。もちろん、厚いつば１０２を有する容器１００にも傾斜及び回転を生じさせないことは言うまでもない。

次に、図５を参照して、倒立状態の容器１００を把持する場合について説明する。
図５（ａ）は、倒立状態の容器１００がグリッパ１０に把持される前の状態を示している。なお、グリッパ１０は、図４で示した正立状態と上下が反転されている。
容器１００がグリッパ１０に挿入されると、つば１０２は押圧体３０を収縮させ、下把持壁２２ｂに接して倒立状態を維持する。収縮した押圧体３０は、弾性力によりつば１０２を下把持壁２２ｂに押し付ける。この場合、押圧体３０からの弾性力に加え、容器１００にかかる重力により、つば１０２を下把持壁２２ｂに押し付ける力が働く。これにより、より確実に容器１００を把持することができる。なお、正立状態の場合と同様、押圧体３０は、把持溝２２ｃに複数箇所設けることが好ましい。

以上では、幅の狭い板状ばねからなる押圧体３０を複数個所（３箇所）に設けたが、図６に示すように、把持溝２２ｃの周長に等しい長さの板状ばねを押圧体３１として用いることができる。この押圧体３１は、周方向に繋がったリング状の皿ばねを例えば半割に分割すれば容易に得ることができる。本願発明では、このようにばねを分割した形態のばねをも板状ばねの概念に含める。
押圧体３１によれば、単一の板状ばねを把持溝２２ｃに設けるだけで、複数の板状ばねを設けるのと同様の効果が得られる利点がある。

本願発明では、板状ばねに限らず、つるまきばねを利用した押圧体３２を用いることもできる。その一例を、図７を参照して説明する。
押圧体３２は、つるまきばねからなるばね部３３と、ばね部３３の一端側に固定される球状の当接部３４と、からなる。ばね部３３は、可動ホルダ２０の上把持壁２２ａの厚さ方向に沿って形成されるばね収容キャビティ２０ｄに収容される。ばね部３３の他端側（当接部３４が設けられていない側）は蓋部２０ｅに接続され、ばね収容キャビティ２０ｄの図中上端に固定されている。
ばね部３３が無負荷（つば１０２が未挿入）の状態では、先端の当接部３４はばね収容キャビティ２０ｄを貫通して把持溝２２ｃに配置される。しかし、つば１０２が把持溝２２ｃに挿入されると、つば１０２が当接部３４に接触することで、当接部３４は上方に押される。当接部３４には、収縮したばね部３３の弾性力により、図中、下向きの力が加わるので、つば１０２が下把持壁２２ｂに向けて押し付けられる。こうして、容器１００は、傾斜及び回転することなく、安定してグリッパ１０で把持される。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、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。
例えば、グリッパの具体的な形態は任意であり、相対的な移動により開閉自在に配設される一対の可動ホルダを備え、各々の可動ホルダが、つば１０２の表・裏に対向して配置される一対の把持壁と、一対の把持壁の間に設けられ把持溝と、を備えるグリッパに広く適用することができる。
また、以上の実施形態では板状ばねとして表面が偏平なばねを用いた例を示したが、本願発明は、断面が波形、あるいは他の形態に湾曲した板状ばねを用いることができる。

１飲料充填機
２殺菌装置
３すすぎ装置
４充填装置
５搬送スターホイール
１０グリッパ
１９ブロック
１９ｃ溝
２０，２１可動ホルダ
２０ａ，２１ａ支点孔
２０ｂ，２１ｂスプリング支持棒
２０ｃ，２１ｃ凹部
２０ｄ収容キャビティ
２０ｅ蓋部
２２切欠き部
２２ａ上把持壁
２２ｂ下把持壁
２２ｃ把持溝
２３，２４支点ピン
２５ボルト
２６保持板
２７ピン
２８座金
２９スプリング
３０，３１，３２押圧体
３３ばね部
３４当接部
３５固定具
１００容器
１０１首部
１０２つば

Claims

相対的な移動により開閉自在に配設される一対の可動ホルダからなり、開放時には、ボトル容器の首部が出し入れ自在になると共に、閉鎖時には、前記首部に形成されたつばを表裏から挟んで前記首部を把持するグリッパであって、
前記可動ホルダは、
前記つばの表側に対向して配置される円弧状の第一把持壁と、
前記つばの裏側に対向して配置される円弧状の第二把持壁と、
前記第一把持壁と前記第二把持壁の間に設けられ、前記首部が把持されると前記つばが挿入される円弧状の把持溝と、
前記把持溝に設けられ、前記つばが挿入されると、前記第一把持壁又は前記第二把持壁に向けて前記つばを弾性力により押し付ける押圧体と、を備え、
前記押圧体は、板状ばねからなり、前記把持溝の開口側から奥側に向けて傾斜をなすように、前記把持溝の内部に配置され、
前記把持溝は、前記板状ばねが設けられている部分が、前記奥側の幅が前記つばの厚さよりも狭くなっていることを特徴とするグリッパ。
複数の前記板状ばねが、周方向に間隔を隔てて前記把持溝に設けられる、
請求項１に記載のグリッパ。
単一の前記板状ばねが、周方向に沿って前記把持溝に配置される、
請求項１に記載のグリッパ。
前記押圧体は、重力の向きに沿って、前記第一把持壁又は前記第二把持壁に前記つばを押し付ける、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のグリッパ。