JP6547490B2 - キャッピングヘッド - Google Patents

Description

本発明は、キャップを保持して容器の口部に巻き締めるキャッピングヘッドに関する。

ペットボトル等の容器の口部にキャップを装着する装置として、従来、例えば特許文献１、２、３に開示されたものが知られている。これらの装置では、キャップ保持部材が装置本体に着脱自在に取付けられ、キャップ保持部材に形成された凹部内にキャップが収容保持されて容器の口部に装着される。

特開平８−１３３３１５号公報 特許第４１７５２９０号 特公昭５８−３４３５２号公報

ペットボトルの主な口径としてφ２８とφ３８がある。従来、１台のキャッパにおいて、これらの口径のペットボトルにキャップを装着するには、φ２８用のキャッピングヘッドとφ３８用のキャッピングヘッドを手作業で交換していた。このような交換作業は非常に煩雑であり、容器の充填工程の生産効率を低下させる原因となっていた。

本発明は、複数種類の口径の容器に対してキャップを装着することを可能にすることにより、煩雑な交換作業を廃止するとともに、生産効率を高めることのできるキャッピングヘッドを提供することを目的としている。

本発明に係るキャッピングヘッドは、キャップを保持して容器に巻き締める複数のチャック部材と、複数のチャック部材に設けられ、相対的に小さな直径を有する第１のキャップの外周面に当接する第１当接部と、複数のチャック部材に設けられ、相対的に大きな直径を有する第２のキャップの外周面に当接する第２当接部と、チャック部材を、第１または第２のキャップの軸心方向に沿って延びる揺動軸を中心にして揺動可能に支持する取付け部材と、チャック部材を、第１または第２のキャップの外周面に向けて付勢する付勢手段と、第１または第２のキャップの軸心周りに回転可能な状態で取付け部材に取付けられ、第１係合部および第２係合部を有する切換え手段とを備え、第１当接部によって第１のキャップを保持して容器に巻き締める第１モードと、第２当接部によって第２のキャップを保持して容器に巻き締める第２モードとにおいて作動可能であり、切換え手段は、第１モードでは、チャック部材が第１係合部に係合するように位置決めされ、第２モードでは、チャック部材が第２係合部に係合するように位置決めされることを特徴としている。

キャッピングヘッドは、チャック部材のそれぞれに設けられ、揺動軸よりもキャッピングヘッドの回転方向前方に位置する被付勢部をさらに備えていてもよい。この被付勢部は、第１または第２のキャップの軸心方向に沿って延びる棒状部材に支持される被付勢部材を有し、第１係合部および第２係合部はそれぞれ、棒状部材に係合可能である。

本発明によれば、煩雑な交換作業を廃止するとともに、生産効率を高めることのできるキャッピングヘッドを得ることができる。

本発明の第１実施形態であるキャッピングヘッドを備えたキャッパを示す平面図である。 第１実施形態のキャッピングヘッドを示す断面図であり、中心線より左側は図６のＤ矢視、中心線より右側は図６のＥ矢視である。 図２のＡ−Ａ線に沿う矢視図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿う矢視図である。 図４のＹ方向から見たチャック部材を示す図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。 第１モードにおける、図２のＣ−Ｃ線に沿う矢視図である。 第２モードにおける、図２のＣ−Ｃ線に沿う矢視図である。 第１モードにおける、取付け部材と切換え部材とチャック部材の位置関係を示す図である。 第２モードにおける、取付け部材と切換え部材とチャック部材の位置関係を示す図である。 第２実施形態の構成を概略的に示す平面図である。

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。図１は充填システムの一部であるキャッパ１０の概略構成を示し、キャッパ１０は供給スターホイール１１とキャッパスターホイール１２とキャップディスク１３と排出スターホイール１４とを備える。

供給スターホイール１１は、図において時計方向に回転し、フィラ（図示せず）により内容物を充填されて搬送されてきたペットボトル等の容器をキャッパスターホイール１２に受け渡す。キャッパスターホイール１２は反時計方向に回転しており、キャップディスク１３からキャップを供給され、キャッパスターホイール１２から受け渡された容器の口部に巻き締めて装着する。キャップを装着された容器は、キャッパスターホイール１２から排出スターホイール１４を介して搬送コンベヤ（図示せず）に受け渡され、次工程に搬送される。

図２は、キャップＰを容器に装着するキャッピングヘッド２０の第１実施形態を示している。キャッピングヘッド２０はキャッパスターホイール１２の外周縁に沿って一定間隔毎に設けられる。ロッド２１はキャッパスターホイール１２の軸心に平行に延びており、カム機構（図示せず）により昇降駆動されるとともに、モータ（図示せず）により中心軸Ｌの回りに回転駆動される。ロッド２１の先端部には取付け部材３１が固定され、また取付け部材３１には切換え部材（切換え手段）６１が取付けられる。

ロッド２１の先端部は円柱部２２と連結部２３から成り、取付け部材３１は連結部２３に取付けられる。すなわち連結部２３の外周面にはスプラインの雄型が形成され、これは取付け部材３１の軸孔３２の内壁面に形成されたスプラインの雌型に噛合する。円柱部２２は連結部２３の基部側（図中、上側）にあり、取付け部材３１のネジ穴３３に螺合された取付けボルト３４の先端が当接する。すなわち取付けボルト３４によって取付け部材３１はロッド２１の先端部に固定され、スプラインによって取付け部材３１はロッド２１と一体的に中心軸Ｌの回りに回転する。

図２、３から理解されるように、取付け部材３１はロッド２１の外径と略同じ外径を有する円筒状の本体３５と、本体３５の下方部分から径方向外方に延びる４つの支持板部３６とを備える。すなわち支持板部３６は上方から見ると十字状を呈する。本体３５には、切換え部材６１に形成された孔６２が嵌合され、切換え部材６１は本体３５に対して相対的に回転変位可能である。切換え部材６１は板状部材であり、その外周縁に、４つの第１係合部６３と４つの第２係合部６４とを有する。第１および第２係合部６３、６４は円弧状の切欠きであり、各第１係合部６３は隣り合う２つの第２係合部６４の間に位置する。本体３５の中心に対して、第１係合部６３は相対的に近くに形成され、第２係合部６４は相対的に遠くに形成される。

取付け部材３１の下面には、キャップＰの天面に当接する環状の天面当接部３７が設けられる。支持板部３６には、後述するチャック部材４１が揺動軸（ボルト）４２とナット４３によって揺動可能に取付けられ、隣り合う２つの支持板部３６の間には、チャック部材４１の揺動端に設けられた棒状部材４４が位置している。棒状部材４４は切換え部材６１の第１および第２係合部６３、６４に係合可能である。

図２〜６を参照してチャック部材４１の構成を説明する。チャック部材４１はキャップＰを取り囲むように４か所に配置され、各チャック部材４１において、キャップＰに対面する壁面には第１当接部４６ａと第２当接部４６ｂが設けられる。第１当接部４６ａは相対的に小さな直径を有する第１のキャップの外周面に当接し、第２当接部４６ｂは相対的に大きな直径を有する第２のキャップの外周面に当接する。これらの当接部４６ａ、４６ｂには、キャップＰの外周面に形成されたナール、すなわちキャップＰの軸方向に延びる縦溝Ｇに係合する凸部４６ｃが形成される。チャック部材４１において、揺動軸４２とは反対側に位置する揺動端には被付勢部４７が立設される。被付勢部４７はチャック部材４１に対して垂直上方すなわちキャップＰの軸心方向に沿って延びる棒状部材４４と、棒状部材４４の上端に枢支される被付勢部材４８とを有し、被付勢部材４８は切換え部材６１よりも上方に設けられる。

キャッピングヘッド２０によってキャップＰを容器の口部に装着するとき、キャッピングヘッド２０は上方から見て時計方向（図４では反時計方向、図６では時計方向）に回転する。すなわち被付勢部４７（棒状部材４４と被付勢部材４８）は、揺動軸４２よりもキャッピングヘッド２０の回転方向前方に位置する。このキャッピングヘッド２０によるキャップＰの巻き締め動作を確実にするため、チャック部材４１をキャップＰの外周面に向けて付勢する弾性部材（付勢手段）５１が設けられる。弾性部材５１は無端状であり、図７、８に示すように被付勢部材４８の全てに係合する。被付勢部材４８は円柱部材であり、その外周面に、周方向に延びる溝が形成され、弾性部材５１は被付勢部材４８の溝に係合する。本実施形態では、４つの被付勢部４７が中心軸Ｌの周囲に等間隔毎に設けられているので、弾性部材５１は被付勢部４７に取付けられた状態において、上から見ると略正方形を呈する。

本実施形態の作用を説明する。
キャッピングヘッド２０は、口径が例えばφ２８とφ３８のキャップＰを容器の口部に装着する２つのモードにおいて作動可能である。これらのモードの切換えは、切換え部材６１の取付け部材３１に対する回転角度位置を変えることにより行われる。また、この切換えでは、適切な長さの弾性部材５１が選択されて被付勢部材４８に取付けられる。

図７、９はキャッピングヘッド２０が第１モードに定められた状態を示している。第１モードでは、切換え部材６１はチャック部材４１に設けられた棒状部材４４が第１係合部６３に係合するように位置決めされ、したがって棒状部材４４は相対的に内側に位置することとなり、被付勢部材４８には相対的に短い弾性部材５１が取付けられる。この状態では、第１当接部４６ａがφ２８のキャップＰに当接可能になり、キャッピングヘッド２０は第１当接部４６ａによってキャップＰを保持して容器の口部に巻き締める。

これに対して第２モードでは、図８、１０に示すように、切換え部材６１は、棒状部材４４が第２係合部６４に係合するように位置決めされ、棒状部材４４は相対的に外側に位置することとなり、被付勢部材４８には相対的に長い弾性部材５１が取付けられる。この状態では、第２当接部４６ｂがφ３８のキャップＰに当接可能になり、キャッピングヘッド２０は第２当接部４６ｂによってキャップＰを保持して容器の口部に巻き締める。

図９、１０に示すように、チャック部材４１がキャップＰを保持している状態では、キャップＰは弾性部材５１の付勢力に抗してチャック部材４１を外方に押す。これにより、棒状部材４４と第１係合部６３または第２係合部６４との間に隙間が生じ、キャップＰの巻き締め動作において、棒状部材４４と切換え部材６１の間にガタが発生することがある。一方、本実施形態では、切換え部材６１は合成樹脂によって成形されるので、金属製の棒状部材４４に対して損傷を与えることはなく、またガタによる騒音も発生しない。

上述のようにキャッピングヘッド２０は、外径の異なる複数種類のキャップＰを容器に装着することが可能であり、その装着作用は公知の装置と基本的に同様である。しかし本実施形態では、次に述べるように、チャック部材４１がキャップＰに当接した状態において、凸部４６ｃがキャップＰの縦溝Ｇ（図２）に食い込む力が生じるような形状を有している。

凸部４６ｃが縦溝Ｇに係合してキャッピングヘッドが回転されると、各チャック部材４１において、回転方向の先頭に位置する凸部４６ｃはキャップＰから反力Ｆを受ける。この反力Ｆの方向は揺動軸４２の中心よりもキャップＰ側である。したがって、反力Ｆのベクトルに対する揺動軸４２の中心からの垂線の長さをＬとすると、チャック部材４１には、第１および第２当接部４６ａ、４６ｂをキャップＰ側に回転させようとするモーメント（＝Ｆ×Ｌ）が作用する。これにより凸部４６ｃは縦溝Ｇに食い込み、安定かつ確実にキャップＰを容器に装着することができる。

チャック部材４１は、公知の装置とは異なり、取付け部材３１に、キャップＰの軸心方向に沿って延びる揺動軸４２を中心にして揺動可能に支持されている。また各チャック部材４１の先端に設けられる被付勢部材４８は、揺動軸４２よりもキャッピングヘッド２０の回転方向の前方側にあり、単一の弾性部材５１によって内方へ付勢されている。したがってキャップＰの外径の製造誤差は、チャック部材４１の揺動軸４２の回りの回転変位によって吸収され、第１および第２当接部４６ａ、４６ｂの凸部４６ｃは常にキャップＰの縦溝Ｇに適切に係合するので、キャップＰの容器への装着動作において、チャック部材４１がキャップＰに対して空回りすることはない。

また本実施形態は、水平面内で揺動するチャック部材４１に対して垂直方向に延びる棒状部材４４に被付勢部材４８を設け、被付勢部材４８の全てに弾性部材５１を掛け回す構成を採用している。すなわち本実施形態の構造は単純であり、また組立ても容易である。

さらに本実施形態では、チャック部材４１と被付勢部材４８と取付け部材３１等の部品の大半は露出しており、ハウジング等の構造物の中に収容されていない。したがってアセプティック充填システムにおいて、例えば過酸化水素ガス等の滅菌ガスでキャッピングヘッド２０を洗浄する工程において、滅菌ガスが全ての部品に行き渡り易く、殺菌を効果的に実行することができる。

弾性部材５１の一例としてゴム製のＯリングを用いることができるが、これに替えて磁石を用いることも可能である。具体的には、被付勢部材４８に磁石または磁性体を取付けるとともに、本体３５に磁性体または磁石を取付け、磁力を作用させて被付勢部材４８を本体３５側に付勢するように構成すればよい。

図１１は第２実施形態の構成を概略的に示し、第１実施形態における図９に相当する。すなわち図１１は取付け部材３１とチャック部材４１の位置関係を示しており、弾性部材５１は図示を省略されている。また第２実施形態では切換え部材６１は設けられておらず、取付け部材３１が切換え部材６１と同じ作用を果たす。

第２実施形態では、チャック部材４１は取付け部材３１の各支持板部３６において、揺動軸４２を中心に回動自在であり、揺動軸４２から相互に反対方向に延びる両端部に、第１および第２棒状部材４４１、４４２が設けられる。第１棒状部材４４１の近傍には第１当接部４６ａが形成され、第２棒状部材４４２の近傍には第２当接部４６ｂが形成される。揺動軸４２からの距離は、第１当接部４６ａの方が第２当接部４６ｂよりも短く、したがって第１実施形態と同様に、第１当接部４６ａは相対的に小さな直径を有する第１のキャップの装着に使用され、第２当接部４６ｂは相対的に大きな直径を有する第２のキャップの装着に使用される。

第１および第２棒状部材４４１、４４２の上端にはそれぞれ、弾性部材を取付けるための被付勢部材４８１、４８２が設けられる。被付勢部材４８１、４８２は揺動軸４２から略同じ距離に位置するので、これらに取付けられる弾性部材は共通のものが利用される。各被付勢部材４８１に弾性部材が取付けられた状態において、各第１棒状部材４４１が取付け部材３１に当接する。同様に、各被付勢部材４８２に弾性部材が取付けられた状態において、各第２棒状部材４４２が取付け部材３１に当接する。

第２実施形態によれば、切換え部材が省略されるので、第１実施形態よりも部品点数を削減することができる。

なお第１および第２実施形態では共に、キャッピングヘッド２０が装着できるキャップの径は２種類であったが、３種類以上の大きさのキャップに使用できるよう構成することもできる。

２０ キャッピングヘッド
３１ 取付け部材
４１ チャック部材
４２ 揺動軸
４４ 棒状部材
４６ａ 第１当接部
４６ｂ 第２当接部
４７ 被付勢部
４８ 被付勢部材
５１ 弾性部材（付勢手段）
６１ 切換え部材（切換え手段）
６３ 第１係合部
６４ 第２係合部
Ｐ キャップ

Claims (2)

1. キャップを保持して容器に巻き締める複数のチャック部材と、
   前記複数のチャック部材に設けられ、相対的に小さな直径を有する第１のキャップの外周面に当接する第１当接部と、
   前記複数のチャック部材に設けられ、相対的に大きな直径を有する第２のキャップの外周面に当接する第２当接部と、
   前記チャック部材を、前記第１または第２のキャップの軸心方向に沿って延びる揺動軸を中心にして揺動可能に支持する取付け部材と、
   前記チャック部材を、前記第１または第２のキャップの外周面に向けて付勢する付勢手段と、
   前記第１または第２のキャップの軸心周りに回転可能な状態で前記取付け部材に取付けられ、第１係合部および第２係合部を有する切換え手段とを備え、
   前記第１当接部によって前記第１のキャップを保持して容器に巻き締める第１モードと、前記第２当接部によって前記第２のキャップを保持して容器に巻き締める第２モードとにおいて作動可能であり、
   前記切換え手段は、前記第１モードでは、前記チャック部材が前記第１係合部に係合するように位置決めされ、前記第２モードでは、前記チャック部材が前記第２係合部に係合するように位置決めされる
   ことを特徴とするキャッピングヘッド。
2. 前記チャック部材のそれぞれに設けられ、前記揺動軸よりもキャッピングヘッドの回転方向前方に位置する被付勢部をさらに備え、
   前記被付勢部は、前記第１または第２のキャップの軸心方向に沿って延びる棒状部材に支持される被付勢部材を有し、
   前記第１係合部および第２係合部はそれぞれ、前記棒状部材に係合可能であることを特徴とする請求項１に記載のキャッピングヘッド。

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