JP6217912B2 - キャップ供給装置、および、それを用いた充填密封システム - Google Patents

キャップ供給装置、および、それを用いた充填密封システム Download PDF

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Description

本発明は、ボトル型容器を搬送しながら内容物を充填しキャップを装着密封する充填密封システム等において用いられるキャップ供給装置に関する。
一般に、飲料容器に内容物を充填密封する充填密封システム等においては、ボトル等の容器の搬送、容器の殺菌・洗浄、飲料等の内容物の充填、キャップの搬送、キャップの殺菌・洗浄、キャップによる容器口部の密封等の所定の工程が連動して自動的に行われる。
例えば、図6にそのフローを示すように、充填密封ラインに導入された容器であるボトルは、搬送されながら口部が下を向くように反転されて殺菌され、無菌水で洗浄された後に正転されて内容物が充填され、キャップの巻き締めを行うキャッピング工程へと搬送される。
口部を密封するキャップは、殺菌され無菌水で洗浄された後に、洗浄水を除菌された空気によるエアブローで水切りし、キャップの巻き締めを行うキャッピング工程へと搬送される。
キャッピング工程では、キャップ巻締ユニットにキャップを供給するキャップ供給装置が、容器の搬送、キャップの巻締等の他の装置の動作と連動することで、自動的に容器口部の密封が行われる。
一般的に、キャッピング工程においては、キャップ供給装置およびキャップ巻締ユニットが設けられ、キャップ供給装置によりキャップがキャップ巻締ユニットのキャッピングヘッドに受け渡され、キャップを保持したキャッピングヘッドが容器口部に向かって下降し、容器口部にキャップが螺合して巻き締められることで容器口部が密封される。
キャップ供給装置として、キャップ供給ホイールと、キャップ供給ホイールを回転駆動する駆動機構とを有し、キャップ供給ホイールからキャップ巻締ユニットのキャッピングヘッドにキャップを受け渡すように構成されたものが公知である。
また、高速に大量の容器の容器口部にキャップを螺合して巻き締めるものとして、複数のキャップ巻締ユニット(キャッピングユニット17)が移動しながら、キャップ供給ホイール(キャップスター4)からキャップを受け渡され、受け渡し位置の下流側でそれぞれのキャップ巻締ユニット(キャッピングユニット17)の下方にボトルが搬送されボトルが同期して移動しながら容器口部にキャップを螺合するものが知られている(例えば、特許文献1等参照。)。
このような公知の装置は、高速に大量の容器の容器口部にキャップを螺合することができるが、個々の容器やキャップの殺菌・洗浄は所定の時間が必要であるため、このような装置を組み込んだ充填密封システム全体としては殺菌・洗浄工程での容器、キャップの滞留時間を確保する必要があり、装置全体の大型化は避けられない。
小ロットの充填密封を行う場合等、ある程度低速であってもよい場合は、全体の駆動速度を低速としたり、間欠的に搬送駆動することで対応が可能であり、低速であってもよい条件専用に設計すれば、上流の殺菌・洗浄工程での容器、キャップの滞留時間がある程度確保できるため、充填密封システム全体をその分だけは小型化することが可能となる。
また、間歇的に搬送駆動する装置におけるキャップ供給装置として、キャップ供給ホイールに多数のキャップを等間隔に保持せずに、1つあるいは2つずつ保持してキャップ巻締ユニットに受け渡すものが公知である(特許文献2、3等参照。)。
特開平10−1190号公報 特開2010−254364号公報 特開2003−312780号公報
しかしながら、特許文献1等に記載された公知のキャップ供給装置は、複数のキャップ巻締ユニットをボトルと同期させて移動させる必要があり、小ロットの充填密封を行う場合等、ある程度低速であってもよい条件下で、低速運転、あるいは、間歇運転を行う場合でも、キャッピング工程の設備の小型化、簡素化が困難であるという問題があった。
また、特許文献2、3等に記載された公知のキャップ供給装置は、キャップ巻締ユニットを固定的に配置してキャッピング工程の設備を簡素化することは可能となるものの、キャップ供給装置のキャップ供給ホイールやその駆動機構の構造は逆に複雑化するという問題があった。
さらに、キャップの殺菌・洗浄のための設備は、キャップ供給ホイールの上流に設けられ、その供給速度に対応した小型化は可能なものの、それ以上の小型化、簡素化はできないという問題があった。
なお、特許文献3に記載された公知のキャップ供給装置は、キャップピッカー(キャップ供給ホイールに相当)の経路上に殺菌手段を備えているが、これはキャップの再汚染を防止するものであって、上流の殺菌・洗浄のための設備の小型化、簡素化に寄与するものではない。
本発明は、前述の課題を解決するものであって、キャップ供給ホイールやその駆動機構を複雑化することなく、キャップ巻締ユニットを固定配置して設備を簡素化し、また、キャップ供給ホイールの上流に設けられる殺菌・洗浄のための設備の小型化、簡素化を可能とするキャップ供給装置を提供することを目的とする。
本発明に係るキャップ供給装置は、少なくとも1つのキャップ供給ホイールと、前記キャップ供給ホイールを回転駆動する駆動機構とを有し、前記キャップ供給ホイールから、固定配置されたキャップ巻締ユニットのキャッピングヘッドにキャップを受け渡すキャップ供給装置であって、前記キャップ供給ホイールが、円周上に等間隔に設けられた複数のキャップ収容ポケットと、隣接する前記キャップ収容ポケットの間に設けられ前記キャッピングヘッドの通過を許容するギャップ部とを有し、前記駆動機構は、前記キャップ供給ホイールを間歇駆動し、前記キャップを受け渡す位置に前記キャップ収容ポケットとギャップ部を交互に割り付け可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係る充填密封システムは、前記キャップ供給装置と、キャップ巻締ユニット、および、充填装置を有することにより、前記課題を解決するものである。
本発明のキャップ供給装置および充填密封システムによれば、キャップ供給ホイールが、円周上に等間隔に設けられた複数のキャップ収容ポケットと、隣接するキャップ収容ポケットの間に設けられキャッピングヘッドの通過を許容するギャップ部とを有し、駆動機構は、キャップ供給ホイールを間歇駆動し、キャップを受け渡す位置にキャップ収容ポケットとギャップ部を交互に割り付け可能に構成されていることにより、キャップ巻締ユニットを固定的に配置してキャップ収容ポケットからのキャップの受け渡しと、容器口部へのキャップの巻き締めとを、キャップ収容ポケットとギャップ部を交互に割り付けながら同一位置で行うことが可能となり、キャッピング工程の設備を簡素化することが可能となる。
また、キャップ供給ホイールが、円周上に等間隔に設けられた複数のキャップ収容ポケットを有することにより、キャップ供給ホイールに複数のキャップが常時保持され、キャップ供給ホイールが間歇駆動されることと相まって、回転停止の時間を活用して、殺菌・洗浄等の、様々な処理を狭い範囲で行うことが可能となり、キャップ供給ホイールより上流の殺菌・洗浄等の処理のための設備を小型化、簡素化することが可能となり、充填密封システム全体を小型化することが可能となる。
さらに、駆動機構は、所定のタイミングでキャップ供給ホイールを一定角度ずつ間歇回転させるだけでよいため、キャップ供給ホイールや駆動機構を複雑化することなく、小型化、簡素化することができる。
本発明のキャップ供給装置および充填密封システムの概略平面図(内部図)。 本発明のキャップ供給装置および充填密封システムの概略側面図(内部図)、および、工程説明図。 本発明のキャップ供給装置の概略平面図(内部図)。 本発明のキャップ供給装置の概略側面図(内部図)。 本発明の一実施形態のキャップ供給装置の側面図(内部図,一部断面図)。 充填密封システムの処理フロー図。
以下に、本発明のキャップ供給装置および充填密封システムについて、図面に基づいて説明する。
本発明のキャップ供給装置110を有する充填密封システム100は、図1、図2に概略を示すように、ボトルBが順次搬送されるボトル搬入部101、ボトル殺菌部102、ボトル洗浄部103、充填密封部104およびボトル搬出部105を有しており、充填密封部104にキャップCを供給するキャップ供給装置110が配置されている。
空のボトルB1は、ボトル搬入コンベア146によってボトル搬入部101に搬入され、第1反転ホイール141に受け渡される。
第1反転ホイール141に保持された空のボトルB1は、第1反転ホイール141の回転による搬送中に口部が下を向くように反転され、反転状態のボトルB2が、ボトル殺菌洗浄ホイール142に受け渡される。
ボトル殺菌洗浄ホイール142に保持された反転状態のボトルB2は、ボトル殺菌洗浄ホイール142の回転により、反転状態のままボトル殺菌部102、ボトル洗浄部103を通過して、第2反転ホイール143に受け渡される。
ボトル殺菌部102には、反転状態のボトルB2の側方および口部の下方に、殺菌剤を噴出するボトル殺菌ノズル153が設けられており、反転状態のボトルB2の内外面を殺菌する。
ボトル殺菌部102からボトル洗浄部103に搬送される間に、反転状態のボトルB2の内外面の殺菌剤が排出される。
ボトル洗浄部103には、反転状態のボトルB2の側方および口部の下方に、無菌洗浄水を噴出するボトル洗浄ノズル152が設けられており、反転状態のボトルB2の内外面に残存する殺菌剤を洗い流す。
ボトル洗浄部103からさらに搬送され第2反転ホイール143に受け渡されるまでに、反転状態のボトルB2の内外面に残存する無菌洗浄水が排出される。
第2反転ホイール143に保持された反転状態のボトルB2は、第2反転ホイール143の回転による搬送中に口部が上を向くように正転され、正立のボトルB1が、ボトル充填密封ホイール144に受け渡される。
ボトル充填密封ホイール144に保持された正立状態のボトルB1は、ボトル充填密封ホイール144の回転により、正立状態のまま充填密封部104を通過し、充填装置(充填ノズル151)より内容物が充填され、充填後のボトルB3はキャップ巻締ユニット130によってキャップCが巻き締められて密封された後、ボトル搬出ホイール145に受け渡される。
ボトル搬出ホイール145に保持された充填密封後のボトルB4は、ボトル搬出ホイール145の回転により、ボトル搬出部105に搬送されてボトル搬出コンベア147に受け渡される。
なお、図1、図2に示す構造、配置等は概略を示すもので、各ホイール、コンベア間の詳細な構造や配置、ボトルBの受け渡しのための機構等は公知の適宜の構造で具体化すればよい。
キャップ供給装置110は、前述した充填密封部104にキャップCを供給するように構成され、内容物の充填後のボトルB3の経路上に固定的に設けられたキャップ巻締ユニット130の動作位置にキャップCを供給するように構成されている。
キャップ供給装置110は、図3乃至図5に示すように、キャップ供給ホイール111と、キャップ搬送機構として簡便な構造であるキャップ搬送シュート115と、キャップ供給ホイール111を間歇駆動する駆動機構であるサーボモータ117とを有している。
キャップ供給ホイール111は、図3に示すように、円盤部118と、該円盤部118から等間隔に外周に向かって伸びるアーム114とからなり、アーム114先端にはキャップ収容ポケット112を有し、隣接するアーム114の間にキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131の上下方向の通過を許容するギャップ部113が形成され、簡素化、小型化に適した形態となっている。
図3に示す例では、キャップ供給ホイール111にはアーム114が8本配置されており、キャップCをキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131に受け渡す位置(キャップ巻締ユニット130が巻締を行う位置)に、キャップ収容ポケット112とギャップ部113が交互に割り付けられるよう構成されている。
また、キャップ供給ホイール111は、1つのキャップ収容ポケット112がキャップCをキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131に受け渡す位置(キャップ巻締ユニット130が巻締を行う位置)に停止した際に、他の1つのキャップ収容ポケット112が、キャップ搬送シュート115からキャップCを供給可能な位置となるように配置されている。
キャップ供給装置110には、キャップCの殺菌を行う殺菌部121、キャップCを洗浄する洗浄部123、および、洗浄水を除去する水切部125が設けられている。
キャップCの殺菌を行う殺菌部121は、充填密封システム全体の小型化に適するよう、キャップ搬送シュート115の途中に設けられており、キャップCの上方および下方から殺菌剤を噴出するキャップ殺菌ノズル122によってキャップCが殺菌される。
キャップ搬送シュート115には、キャップCの移動を停止・解放可能なキャップストッパー116が設けられており、停止した状態のキャップCに対してキャップ殺菌ノズル122から殺菌剤を噴出可能に構成されている。
キャップCを洗浄する洗浄部123、および、洗浄水を除去する水切部125は、キャップ供給ホイール111のキャップCをキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131に受け渡す位置(巻締を行う位置)の上流に設けることで、キャップ供給ホイールより上流側の設備を小型化、簡素化している。そして、キャップ収容ポケット112に保持されたキャップCに対して、洗浄、水切りを行うように形成されている。
洗浄部123では、キャップCの上方および下方から無菌洗浄水を噴出するキャップ洗浄ノズル124によってキャップCに付着・残留した殺菌剤を除去する。
水切部125では、キャップCの上方、斜め上方および下方から除菌されたエアを噴出するキャップ水切ノズル126によってキャップCに付着・残留した無菌洗浄水を除去する。
洗浄部123のキャップ洗浄ノズル124、水切部125のキャップ水切ノズル126は、1つのギャップ部113がキャップ巻締ユニット130(キャップ巻締ユニット130が巻締を行う位置)に停止した際に、それぞれ、停止したキャップCに対して効果的に行われる位置に配置されている。
殺菌部121と洗浄部123の間には、仕切部が設けられるが、本実施形態では、キャップ搬送シュート115の下流側に仕切部127が設けられ、殺菌剤が直接洗浄部123に達したり、洗浄水が直接殺菌部121に達することを防止している。
また、仕切部127によって、殺菌部121と洗浄部123を接近させてコンパクトに配置でき、充填密封システム全体を小型化することも可能となる。
仕切部127は、図3乃至図5に示す例では、キャップCのみが通過可能な孔を設けた壁部材で構成されているが、可撓性のカーテンや開閉するシャッター等で構成されていてもよい。
また、図3乃至図5に示すように、洗浄部123と水切部125を有する空間、および、殺菌部121を有する空間は、それぞれ周囲が覆われた独立した空間を構成しており、外部への洗浄水、および、殺菌剤の飛散を防止している。
洗浄部123と水切部125を覆う空間の下方、および、殺菌部121を覆う空間の下方には、それぞれ洗浄水、および、殺菌剤を排出する排液口128が設けられている。
また、殺菌部121を覆う空間の上方には、殺菌剤の外部への漏洩をさらに防止するため、該空間内を外部より負圧とするための排気口129が設けられ、図示しない吸引ポンプなどに接続されている。
以上のように構成された本発明のキャップ供給装置110のキャップCの供給動作について説明する。
キャップCは、図示しない供給機構によってキャップ搬送シュート115に整列して供給され、重力によってキャップ供給ホイール111まで搬送される。
キャップ搬送シュート115の搬送経路上で、キャップCは、殺菌部121に配置されたキャップストッパー116により、キャップ供給ホイール111の間歇駆動と同期して所定時間停止され、停止時間を活用して充分に殺菌される。
キャップ搬送シュート115は、キャップCがキャップ供給ホイール111のキャップ収容ポケット112に受け渡されるように配置されており、キャップ収容ポケット112がキャップ搬送シュート115の最下流の対向位置に割り付けられた時(図3に示す位置)にキャップCが1つずつ受け渡されるように、キャップストッパー116が設けられている(図4参照)。
キャップ供給ホイール111は、図3の時計回り方向に、ギャップ部113がキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131の上下方向の通過を許容する位置(図3に示す位置)と、キャップ収容ポケット112がキャッピングヘッド131にキャップを受け渡す位置(図3に示す位置から22.5°回転した位置)と順次割り付けるように間歇駆動される。
1つのキャップCに着目すると、キャップ搬送シュート115からキャップ収容ポケット112に受け渡された位置から、キャップ供給ホイール111の割り付け4回目の停止時に洗浄部123に達して洗浄され、キャップ供給ホイール111の割り付け6回目の停止時に水切部125に達して洗浄水の水切りが行われ、キャップ供給ホイール111の割り付け11回目の停止時にキャップ巻締ユニット130のキャッピングヘッド131に受け渡され、キャップ供給ホイール111の割り付け12回目の停止時にギャップ部113を通過して下方のボトルBに巻締めされる。
図示した実施例では、アーム114が8本であるため、キャップ供給ホイール111の1回転を16回の割り付けで間歇駆動され、キャップCが次々に供給、洗浄、水切りされた後に巻き締めが行われる。
キャップ搬送シュート115からキャップ収容ポケット112へのキャップCの受け渡し、洗浄、水切りは、キャップ巻締ユニット130による巻き締めが行われる偶数回目の割り付け時の回転停止中に行われるため、受け渡し、洗浄、水切りを充分に行える時間を取ることができ、キャップ供給ホイール111より上流の殺菌・洗浄のための設備を小型化、簡素化することが可能となり、充填密封システム100全体を小型化することが可能となる。
さらに、図1、図3、図5に示すように、洗浄部123と水切部125を有する空間と、巻き締めを行う空間とは、キャップ供給ホイール111およびキャップCのみ通過可能に区分されており、キャップCを巻き締めされるボトルBに洗浄水が飛散することを防止している。
このように、ボトルBの搬送経路、および、キャップCの搬送経路は殺菌剤、洗浄水等が飛散しないように所定の区分がされ、さらに、これらの区域ごとに除菌されたエアの供給、排気を適宜行うことで区域毎に圧力差を設けてもよい。
特に、ボトルの充填密封部104を最も高い圧力とし、充填密封部104から離れる区域毎に、順に圧力を低くすることで、充填密封部104の無菌性を高く維持することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のキャップ供給装置においては、上述した実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。
本発明のキャップ供給装置および充填密封システムは、前述した実施例ではボトルBをホイールにより搬送しながら充填密封を行うものであるが、コンベア等の他の手段によって搬送されるものであってもよい。
また、前述した実施例ではキャップ供給ホイール111のキャップ収容ポケット112にキャップCを搬送するキャップ搬送機構をキャップ搬送シュート115としたが、キャップをホイールの外周で搬送するキャップ搬送ホイールによって構成されていてもよく、コンベア等によって搬送するものであってもよい。
また、各ホイール、コンベア、シュート間の、容器、キャップの受け渡しのための機構は、上記実施例では詳述していないが、いかなる機構が採用されてもよい。
さらに、図示した実施例では、キャップ巻締ユニット130を1つとしたが、複数のキャップ巻締ユニット130を設けて、複数のキャップCを同時に受け渡し、同時に殺菌,洗浄,乾燥等を行い、同時に巻締を可能とするように間歇駆動するものであってもよい。
また、キャップ供給ホイール111を、図5に示すように、サーボモータ117を用いて駆動しているが、これに限定されるものではなく、どのような駆動機構を用いてもよい。
さらに、キャップ殺菌部121を、キャップ供給ホイール111のキャップ洗浄部123の上流側に配置し、適宜、キャップ洗浄部123や外部と仕切部により区画してもよい。
本発明のキャップ供給装置および充填密封システムは、PETボトル等のボトル型容器に好適であるが、内容物を上方から充填し、キャップを巻き締めて密封する容器であれば、いかなる材質、形状の容器に対しても適用可能である。
100 ・・・ 充填密封システム
101 ・・・ ボトル搬入部
102 ・・・ ボトル殺菌部
103 ・・・ ボトル洗浄部
104 ・・・ 充填密封部
105 ・・・ ボトル搬出部
110 ・・・ キャップ供給装置
111 ・・・ キャップ供給ホイール
112 ・・・ キャップ収容ポケット
113 ・・・ ギャップ部
114 ・・・ アーム
115 ・・・ キャップ搬送シュート(キャップ搬送機構)
116 ・・・ キャップストッパー
117 ・・・ サーボモータ(駆動機構)
118 ・・・ 円盤部
121 ・・・ 殺菌部(キャップ)
122 ・・・ キャップ殺菌ノズル
123 ・・・ 洗浄部(キャップ)
124 ・・・ キャップ洗浄ノズル
125 ・・・ 水切部(キャップ)
126 ・・・ キャップ水切ノズル
127 ・・・ 仕切部
128 ・・・ 排液口
129 ・・・ 排気口
130 ・・・ キャップ巻締ユニット
131 ・・・ キャッピングヘッド
141 ・・・ 第1ボトル反転ホイール
142 ・・・ ボトル殺菌洗浄ホイール
143 ・・・ 第2ボトル反転ホイール
144 ・・・ ボトル充填密封ホイール
145 ・・・ ボトル搬出ホイール
146 ・・・ ボトル搬入コンベア
147 ・・・ ボトル搬出コンベア
151 ・・・ 充填ノズル
152 ・・・ ボトル洗浄ノズル
153 ・・・ ボトル殺菌ノズル
B ・・・ ボトル
B1 ・・・ ボトル(正立)
B2 ・・・ ボトル(逆立)
B3 ・・・ ボトル(充填済:未封)
B4 ・・・ ボトル(充填済:密封)
C ・・・ キャップ

Claims (8)

  1. 少なくとも1つのキャップ供給ホイールと、前記キャップ供給ホイールを回転駆動する駆動機構とを有し、前記キャップ供給ホイールから、固定配置されたキャップ巻締ユニットのキャッピングヘッドにキャップを受け渡すキャップ供給装置であって、
    前記キャップ供給ホイールが、円周上に等間隔に設けられた複数のキャップ収容ポケットと、前記キャップ収容ポケットの間に設けられ前記キャッピングヘッドの通過を許容するギャップ部とを有し、
    前記駆動機構は、前記キャップ供給ホイールを間歇駆動し、キャップを受け渡す位置に前記キャップ収容ポケットとギャップ部を交互に割り付け可能に構成されていることを特徴とするキャップ供給装置。
  2. 前記キャップ収容ポケットが、半径方向に延びるアームの先端に設けられ、
    前記ギャップ部が、隣接するアームの間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のキャップ供給装置。
  3. キャップの殺菌を行う殺菌部、キャップを洗浄する洗浄部、および、洗浄水を除去する水切部をさらに有し、
    少なくとも水切部が、前記キャップを受け渡す位置の上流で、前記キャップ供給ホイールの保持されたキャップに対して洗浄水の除去を行うように設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のキャップ供給装置。
  4. 前記洗浄部が、前記水切部の上流で、前記キャップ供給ホイールの保持されたキャップに対して洗浄を行うように設けられていることを特徴とする請求項3に記載のキャップ供給装置。
  5. 前記洗浄部を設けた区間と前記殺菌部を設けた区間の間には、仕切部を有することを特徴とする請求項3または請求項4に記載のキャップ供給装置。
  6. 前記キャップ供給ホイールのキャップ収容ポケットにキャップを搬送するキャップ搬送機構をさらに有し、
    前記キャップ搬送機構が、少なくとも前記殺菌部を有していることを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれかに記載のキャップ供給装置。
  7. 前記キャップ搬送機構が、整列したキャップを搬送するキャップ搬送シュートであることを特徴とする請求項6に記載のキャップ供給装置。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のキャップ供給装置と、キャップ巻締ユニット、および、充填装置を有することを特徴とする充填密封システム。
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