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

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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に記載のキャッピングヘッド。
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