JP6527806B2 - 搬送ホイール - Google Patents

Description

本発明は、首部を保持して容器の搬送を行う搬送装置に関し、特にコンベヤ等との間で容器の受け渡しを行う搬送ホイールに関する。

搬送される容器をロータリ式フィラやロータリ式キャッパなど回転式の容器処理装置に順次供給し、容器の充填およびキャッピングを行う容器搬送処理システムが知られている。このような容器搬送処理システムでは、例えば、入口側搬送ホイールを用いて供給コンベヤから容器を受け取りフィラへと受け渡し、フィラで内容物を充填後、フィラ、キャッパ間に配置される中間搬送ホイールを介して容器をフィラからキャッパへと受け渡す。キャッパにおいてキャッピングされた容器は、出口側搬送ホイールにより排出コンベヤへと受け渡される。

コンベヤを用いた搬送では、搬送面に容器を載せて移送するため容器の底位置が容器搬送の基準高さとなる。これに対して入口側搬送ホイール、フィラ、中間搬送ホイール、キャッパ、出口側搬送ホイールでは、容器首部を保持し、容器を吊り下げて搬送するネック搬送が行われるため、ネック位置が容器搬送の基準高さとなる。そのためサイズ（底部から首部までの高さ）が異なる複数種類の容器で、同容器搬送処理システムを共用する場合、容器の高さに応じて、搬送ホイールやフィラ、キャッパの高さを搬送コンベヤに合わせて昇降させるか、搬送コンベヤ側の高さをフィラやキャッパの高さに合わせて昇降させる必要がある。

搬送ホイールや、フィラ、キャッパを昇降する場合、これら全ての装置に対して昇降機構が必要となり、構造が複雑となりコスト高となる。一方、搬送コンベヤ側の高さを調整する場合、搬送コンベヤ全体の高さを昇降させることは困難なため、傾斜コンベヤを用いて受け渡し位置または受け取り位置の高さを調整することとなる。この場合、傾斜コンベヤにおいて容器の搬送が不安定となる問題が発生する。このような問題に対して、出口側搬送ホイールの容器保持部の高さを容器の受け渡し位置で変更可能にした構成が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４１５８２４７号公報

特許文献１では、容器保持手段を昇降させるための環状カムを、高さが固定された固定カム部と、容器サイズに合わせて高さが調整可能な水平昇降カム部と、これらの間を連絡する一対の中間カム部とで構成し、固定カム部で容器を受け取り、水平昇降カム部で容器を排出コンベヤへと受け渡している。

しかし、同構成では略１／４周に亘る円弧状の二つの部材から成る中間カム部が設けられ、水平昇降カム部が昇降して中間カム部が傾斜すると固定カム部や水平昇降カム部との連結部に隙間や段差が生じたり、中間カム部とカムフォロアとの係合面が減少したりするので、スムーズなカムフォロアの乗り移りや回転が出来ないおそれがある。また、容器受け取り位置と容器受け渡し位置にも制限が生じる。

本発明は、簡略な構成でありながら、容器受け取り位置や容器受け渡し位置をより自由に設定でき、かつカムフォロアがよりスムーズに乗り移り、回転可能な搬送ホイールの環状カム機構を提供することを目的としている。

本発明の搬送ホイールは、回転体と、この回転体を回転駆動する駆動手段と、回転体の円周方向に等間隔で設けられ、容器を保持する保持部とこの保持部に連結したカムフォロアとを有して昇降可能な複数の容器保持手段と、カムフォロアと係合するカム部材とを備える搬送ホイールであって、カム部材は、半径方向外側に配置される第１カム部材と、第１カム部材よりも半径方向内側に配置される第２カム部材と、第１カム部材と第２カム部材にそれぞれ設けられた長穴と係合する係合部材が設けられた第３カム部材とを有し、第１カム部材と第２カム部材の少なくともいずれか一方を回転させ、係合部材を長穴に沿って昇降させることによって第３カム部材が昇降して、搬送コンベヤと容器の受け渡しを行う保持部の高さを変更可能としたことを特徴としている。

長穴は、第１カム部材、第２カム部材の円周方向に沿って傾斜して形成されることが好ましい。

本発明によれば、簡略な構成でありながら、容器受け取り位置や容器受け渡し位置をより自由に設定でき、かつカムフォロアがよりスムーズに乗り移り、回転可能な搬送ホイールの環状カム機構を提供することができる。

本発明の一実施形態である搬送ホイールが適用された容器搬送処理システムの構成を示す平面図である。 出口側搬送ホイールの昇降カムの配置を示す平面図である。 図２のＡＯＣ線に沿った搬送ホイールの一部側断面図である。 図２のＡＯＢ線に沿った搬送ホイールの一部断側面図である。 昇降カムの側面展開図の一部である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である搬送ホイールが適用された容器搬送処理システムの構成を示す平面図である。

本実施形態の容器搬送処理システム１０は、例えばロータリ式のフィラ１２、およびロータリ式のキャッパ１４など、回転式の容器処理装置を備える。容器は、供給コンベヤ１６により順次供給され、供給コンベヤ１６の搬送面上の容器は、入口側搬送ホイール１８により、受け取り位置Ｐ１においてその首部がグリッパ等の保持部により把持され、受け渡し位置Ｐ２においてフィラ１２へと受け渡される。

フィラ１２は容器の首部を保持し、液体などの内容物を容器内に充填する。充填が完了した容器は、フィラ１２から中間搬送ホイール２０へと受け渡され、中間搬送ホイール２０は、受け取った容器の首部を把持し、キャッパ１４へと受け渡す。

キャッパ１４は、首部を把持して中間搬送ホイール２０から容器を受け取り、充填された容器のキャッピングを行う。キャッピングが完了した容器は、出口側搬送ホイール２２へと受け渡される。出口側搬送ホイール２２は、受け取り位置Ｐ３において容器の首部を把持し、キャッパ１４から容器を受け取る。その後排出コンベヤ２４の上方へと容器を移送し、受け渡し位置Ｐ４において排出コンベヤ２４の搬送面上に容器を載置して排出コンベヤ２４へと引き渡す。

供給コンベヤ１６および排出コンベヤ２４では、搬送面高さに位置する容器底部が搬送基準高さとなる。一方、フィラ１２、キャッパ１４、搬送ホイール１８、２０、２２では、グリッパなどの保持部を用いたネック搬送が行われ、容器首部が搬送基準高さとなる。そのため本実施形態の入口側搬送ホイール１８および出口側搬送ホイール２２は、入口側搬送ホイール１８の受け取り位置Ｐ１および出口側搬送ホイール２２の受け渡し位置Ｐ４において、グリッパなどの保持部の高さを容器高さに合わせて変更可能にする高さ調整機構を備える。

次に図２、図３を参照して本実施形態の出口側搬送ホイール２２の構成について説明する。なお入口側搬送ホイール１８の構成は、受け取り位置と受け渡し位置の関係が逆になるだけで、その他の構成は同一であるためその説明を省略する。

図２は、出口側搬送ホイール２２（以下、単に搬送ホイール２２と呼ぶ）の高さ調整機構を構成する昇降カムの配置を示す平面図である。また図３は、搬送ホイール２２の一部側断面図であり、図３の左側は、図２のＯ−Ｃ線、に沿った側断面図、図３の右側は、図２のＯ−Ａ線に沿った側断面図である。なお、Ｏ−Ａ線に沿った側断面図は、図１における受け渡し位置Ｐ４に対応する。また図２において昇降カムに関わる構成以外は省略されている。

搬送ホイール２２は、鉛直に配置されたシャフト２６を備え、シャフト２６は、下方に配置された駆動装置（図示せず）により回転軸Ｏの周りに回転される。シャフト２６の先端には回転テーブル（回転体）２８が取り付けられ、シャフト２６と一体的に回転する。回転テーブル２８の外周部には、外周に沿って等間隔で複数の容器保持手段３０が配置される。各容器保持手段３０は、容器保持部３２と容器保持部３２を昇降自在に支持する昇降ロッド３４を備える。また容器保持部３２は、容器Ｖの首部を把持するグリッパ３２Ｇと後述する昇降カム３６と係合するカムフォロア（第１カムフォロア）３２Ｆを備える。

シャフト２６は、設置部に据え付けられる固定筒４０によりその周囲が覆われ、ベアリング等を介して回転自在に軸支される。固定筒４０の周囲には、回転テーブル２８に対面する固定テーブル４２が設けられ、固定テーブル４２の上には昇降カム３６と、これを駆動するためのモータ４４が設けられる。昇降カム３６は、固定テーブル４２の外周に沿って配置される環状のカムであり、互いに隣接して配置される外側カム部材（第１カム部材）３６０、中間カム部材（第３カム部材）３６２、内側カム部材（第２カム部材）３６４から主に構成される。

外側カム部材３６０は、昇降カム３６のうち最も外側に配置される環状のカムであり、内側カム部材３６４は最も内側に配置される環状のカムである。中間カム部材３６２（図２においてハッチングを施した部材）は、例えば中心角が略９０°の円弧状のカムであり、外側カム部材３６０と内側カム部材３６４の間に配置される。

外側カム部材３６０、内側カム部材３６４は、Ｌ字断面形状を呈し、上方に延出する側板部３６０Ｓ、３６４Ｓの上端面がカムフォロア３２Ｆと係合する。すなわち外側カム部材３６０、内側カム部材３６４の側板部３６０Ｓ、３６４Ｓの高さは、固定テーブル４２の周に沿って変化し、容器保持部３２の高さは、これらカムの高さに沿って上下する。外側カム部材３６０、内側カム部材３６４の横方向に延出する底板部３６０Ｂ、３６４Ｂは、それぞれ内側に向けてフランジ状に延出し、内側カム部材３６４の底板部３６４Ｂは、外側カム部材３６０の底板部３６０Ｂの上に重ねた状態で配置される。

外側カム部材３６０および内側カム部材３６４は、ローラベアリング４６やボールベアリング４８等により支持され、回転軸Ｏを中心に互いに反対向きに回動可能である。底板部３６０Ｂ、３６４Ｂの先端には、部分的に円弧状のラック３６０Ｒ、３６４Ｒが各々設けられ、それぞれピニオン３６０Ｐ、３６４Ｐに噛み合わされる。ピニオン３６０Ｐ、３６４Ｐは、後述するようにモータ４４により互いに逆向きに回転され、外側カム部材３６０および内側カム部材３６４を相対的に逆回転する。

中間カム部材３６２は、円弧状の板部材であり、一方の端部には径方向外側に突出する一対のピン（第２カムフォロア）３６２Ａを備え、他方の端部には径方向内側に突出する一対のピン（第２カムフォロア）３６２Ｂを備える。外側カム部材３６０の側板部３６０Ｓには、ピン３６２Ａに対応する位置にピン３６２Ａと係合する溝カム（長穴）３６０Ｃが設けられる。一方、内側カム部材３６４の側板部３６４Ｓには、ピン３６２Ｂに対応する位置にピン３６２Ｂと係合する溝カム（長穴）３６４Ｃが設けられる（図５参照）。なお、図４の左側に、ピン３６２Ｂの一方の上を横切る図２のＯ−Ｂ線に沿った搬送ホイール２２の一部断面図を示す（右側は図３と同様にＯ−Ａ線に沿った断面図である）。

中間カム部材３６２は、ピン３６２Ａ、３６２Ｂおよび溝カム３６０Ｃ、３６４Ｃを用いて、後述するように外側カム部材３６０、内側カム部材３６４の周方向の相対位置に応じてその高さが容器Ｖのサイズに合わせて調整可能であり、容器保持部３２の高さ調整機構を構成する。

なお、グリッパ３２Ｇの開閉は、図３、４に示されるように、ロッド３３を介してグリッパ３２Ｇに接続されるカムフォロア３５とカム３７を用いて行われる。カムフォロア３５は、ロッド３３を中心に揺動可能であり、スプリング３９により径方向内側に付勢されている。受け渡し位置Ｐ４（位置Ａ）では、カムフォロア３５がカム３７により外側に押し出され、これによりロッド３３が回転してグリッパ３２Ｇが開かれる。カムフォロア３５がカム３７から離接すると、カムフォロア３５は、スプリング３９の付勢力により内側に向けて移動し、これによりロッド３３が逆向きに回転してグリッパ３２Ｇが閉じられる。

次に図５を参照して、受け渡し位置Ｐ４に設けられる中間カム部材３６２の昇降動作について説明する。図５は、中間カム部材３６２を中心として昇降カム３６を外側から見た一部展開側面図である。図５（ａ）には、中間カム部材３６２が上昇された状態が示され、図５（ｂ）には、中間カム部材３６２が下降された状態が示される。なお、カムフォロア３２Ｆ（図３、４参照）は、図面左側から右側（矢印方向）へと移動する。図５（ａ）、（ｂ）には、カムフォロア３２Ｆの３つの位置Ｐｃ１〜Ｐｃ３が例示される。

図５に示されるように、外側カム部材３６０および内側カム部材３６４の受け渡し位置Ｐ４周辺の高さは、他の場所（高区間）よりも低くなっており、それぞれ低区間Ｓ１、Ｓ２を形成する。外側カム部材３６０の溝カム３６０Ｃは、低区間Ｓ１と高区間を連絡する右側の傾斜面（下流側傾斜面）の略全長に沿って側板部３６０Ｓに設けられる。一方、内側カム部材３６４の溝カム３６４Ｃは、低区間Ｓ２と高区間を連絡する左側の傾斜面（上流側傾斜面）の略全長に沿って側板部３６４Ｓに設けられる。

なお、外側カム部材３６０の右側傾斜面と内側カム部材３６４の左側傾斜面の形状は左右対称の関係にあり、その傾斜角および長さは互いに等しい。また、本実施形態では、外側カム部材３６０の左側傾斜面（上流側傾斜面）と内側カム部材３６４の右側傾斜面（下流側傾斜面）の形状も互いに左右対称の関係にあり、その傾斜角は外側カム部材３６０の右側傾斜面、内側カム部材３６４の左側傾斜面の傾斜角よりも大きい。

モータ４４、ピニオン３６０Ｐ、３６４Ｐの回転により、外側カム部材３６０が左側（図２における時計回り）に、内側カム部材３６４が右側（図２における反時計回り）へ移動されると、外側カム部材３６０の右側傾斜面と内側カム部材３６４の左側傾斜面が接近し、低区間Ｓ１、Ｓ２の重なり部分が縮小される（図５（ａ））。このとき中間カム部材３６２のピン３６２Ａ、３６２Ｂは、溝カム３６０Ｃ、３６４Ｃの傾斜に沿って上方へ移動され、中間カム部材３６２が上昇される。なお、図５において、中間カム部材３６２には斜線が施されている。

一方、モータ４４が逆回転され、外側カム部材３６０が右側（図２における反時計回り）に移動され、内側カム部材３６４が左側（図２における時計回り）へ移動されと、外側カム部材３６０の右側傾斜面と内側カム部材３６４の左側傾斜面が離間され、低区間Ｓ１、Ｓ２の重なり部分が拡大される（図５（ｂ））。このとき中間カム部材３６２のピン３６２Ａ、３６２Ｂは、溝カム３６０Ｃ、３６４Ｃの傾斜に沿って下方へ移動され、中間カム部材３６２が下降される。

本実施形態では、中間カム部材３６２は、カムフォロア３２Ｆを案内するその上端面が外側カム部材３６０、内側カム部材３６４の高区間の高さ以下の位置から低区間Ｓ１、Ｓ２の高さ以上の位置の間で昇降する。なお、外側カム部材３６０の右側傾斜面と内側カム部材３６４の左側傾斜面の傾斜角が等しいことから、中間カム部材３６２は、水平を維持したまま昇降される。

カムフォロア３２Ｆは、高区間に対応する外側カム部材３６０および内側カム部材３６４の上端面によりガイドされ、その後、高区間に対応する内側カム部材３６４のみでガイドされ（位置Ｐｃ１）、更に内側カム部材３６４の左側傾斜面（上流側傾斜面）に沿って下降して中間カム部材３６２上へと移る（位置Ｐｃ２）。そしてカムフォロア３２Ｆは、受け取り位置Ｐ４前後では中間カム部材３６２によりガイドされ、外側カム部材３６０の右側傾斜面（下流側傾斜面）に達すると、この傾斜面に沿って外側カム部材３６０の高区間まで上昇する（位置Ｐｃ３）。その後、高区間に対応する外側カム部材３６０および内側カム部材３６４の上端面により再びガイドされ、搬送ホイール２２の周囲を循環しながら同様の動作を繰り返す。なお、本実施形態では、内側カム部材３６４の左側傾斜面（上流側傾斜面）の入口近く上方に、押さえ部材５０が設けられ、カムフォロア３２Ｆのカム面からの跳ねを防止する。

外側カム部材３６０は、モータ４４の駆動力をラック３６０Ｒと係合するピニオン３６０Ｐに伝達することで駆動され、内側カム部材３６４は、ピニオン３６０Ｐに伝達された駆動力を、ラック３６４Ｒと係合するピニオン３６４Ｐに伝達することで駆動される。なおピニオン３６０Ｐは、所定間隔で離間された上下２枚の同径の歯車を備え、外側カム部材３６０のラック３６０Ｒとは下側の歯車で係合する。

一方、ピニオン３６４Ｐは、ピニオン３６０Ｐと同径の１枚の歯車からなり、ピニオン３６０Ｐの上側歯車の頂面から下側歯車の頂面までの高さに位置する。ピニオン３６４Ｐは、ピニオン３６０Ｐとは、ピニオン３６０Ｐの上側の歯車とのみ係合し、ピニオン３６０Ｐの２枚の歯車の間隙に対応する位置で、内側カム部材３６４のラック３６４Ｒと係合する。内側カム部材３６４のラック３６４Ｒは、このピニオン３６０Ｐに設けられた間隙を通り、ピニオン３６０Ｐとは干渉せず、外側カム部材３６０のラック３６０Ｒは、ピニオン３６４Ｐの下を通りピニオン３６４Ｐとは干渉しない。

以上のように、本実施形態の搬送ホイールの構成によれば、外側カム部材（第１カム部材）と内側カム部材（第２カム部材）を逆向きに所定角度相対回転することで、容器のサイズに合わせて中間カム部材（第３カム部材）の高さを調整することができ、搬送基準高さが異なるコンベヤとの間で受け渡しを行う場合にも、サイズの異なる容器に簡略な構成で対応することができる。

なお、本実施形態では入口側および出口側の両方に本発明の高さ調整機構を備えた搬送ホイールを用いたが、供給コンベヤや排出コンベヤに替えて、その一方にネック搬送などを用いた搬送装置を用いる場合には、他方の搬送ホイールにのみ本発明の構成を採用すればよい。

本実施形態では、中間カム部材の高さを調整するために外側カム部材および内側カム部材を相互に逆回転したが、一方のカムのみを回転させる構成としてもよい。

第３カム部材（中間カム部材）を昇降するのに十分なカム溝を形成することが出来れば、第１カム部材（外側カム部材）、第２カム部材（内側カム部材）は必ずしも環状カムである必要はなく、例えば円弧状であってもよい。また第３カム部材は、第１カム部材と、第２カム部材との間に設ける以外に、第１カム部材の半径方向外側に配置したり、第２カム部材の半径方向内側に配置したりしてもよい。

溝カムは、カム部材の傾斜面に略平行に設ける必要はなく、第１カム部材の溝カムと第２カム部材の溝カムを対象に設ける必要もない。例えば、第１カム部材の溝カム３６０Ｃを右下がり、第２カム部材の溝カム３６４Ｃを右上がりに設け、区間Ｓ１とＳ２の重なりが大きいときに第３カム部材が下降し、重なりが小さいときに上昇する構成とすることもできる。

１０ 容器搬送処理システム
１２ フィラ
１４ キャッパ
１６ 供給コンベヤ
１８ 入口側搬送ホイール
２０ 中間搬送ホイール
２２ 出口側搬送ホイール
２４ 排出コンベヤ
２６ シャフト
２８ 回転テーブル（回転体）
３２ 容器保持部
３２Ｇ グリッパ
３２Ｆ 第１カムフォロア
３６ 昇降カム（カム部材）
４２ 固定テーブル
４４ モータ
３６０ 外側カム部材（第１カム部材）
３６２ 中間カム部材（第３カム部材）
３６４ 内側カム部材（第２カム部材）
３６０Ｃ、３６４Ｃ 溝カム
３６０Ｐ、３６４Ｐ ピニオン
３６０Ｒ、３６４Ｒ ラック
３６２Ａ、３６２Ｂ ピン（第２カムフォロア）
Ｐ１、Ｐ３ 受け取り位置
Ｐ２、Ｐ４ 受け渡し位置
Ｖ 容器

Claims (2)

1. 回転体と、この回転体を回転駆動する駆動手段と、前記回転体の円周方向に等間隔で設けられ、容器を保持する保持部とこの保持部に連結したカムフォロアとを有して昇降可能な複数の容器保持手段と、前記カムフォロアと係合するカム部材とを備える搬送ホイールであって、
   前記カム部材は、半径方向外側に配置される第１カム部材と、第１カム部材よりも半径方向内側に配置される第２カム部材と、前記第１カム部材と前記第２カム部材にそれぞれ設けられた長穴と係合する係合部材が設けられた第３カム部材とを有し、
   前記第１カム部材と前記第２カム部材の少なくともいずれか一方を回転させ、前記係合部材を前記長穴に沿って昇降させることによって前記第３カム部材が昇降して、搬送コンベヤと前記容器の受け渡しを行う前記保持部の高さを変更可能としたことを特徴とする搬送ホイール。
2. 前記長穴は、前記第１カム部材、第２カム部材の円周方向に沿って傾斜して形成されることを特徴とする請求項１に記載の搬送ホイール。

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