JP6560080B2 - ガロンボトル充填機 - Google Patents

Description

本発明は、ガロンボトルに飲料水を充填するガロンボトル充填機に係り、特に、容器の洗浄、飲料水等の充填、キャップの装着という一連の処理を連続して行うことが可能なガロンボトル充填機に関する。

ミネラルウォーター等の飲料水を供給する装置（ウォーターディスペンサー）には、ガロンボトルと呼ばれるポリカーボネート樹脂やＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート）の容器が用いられる。このガロンボトルに飲料水を充填する場合、容器の洗浄やキャップの装着といった作業も必要となるが、作業効率という点から考えると、これらの作業は連続して行われることが望ましい。

容器に飲料水等を供給する技術に関し、例えば、特許文献１には、「容器充填システム及び容器充填方法」という名称で、ブロー成形によって形成したボトルに飲料水を充填するシステムに関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明である「容器充填システム」は、ボトルを洗浄するボトルリンス装置と、ボトルに飲料水を充填する充填装置と、ボトルにキャップを装着するキャッパーと、搬送機構を備えた構造となっている。
このような構造によれば、ブロー成形によってボトルが形成された後、このボトルが搬送機構によって、ボトルリンス装置、充填装置、キャッパーに順次搬送されることによって、ボトルの洗浄、飲料水の充填、キャップの装着という処理が連続して行われるという作用を有する。

また、特許文献２には、「充填バルブ装置」という名称で、炭酸飲料等の飲料液をＰＥＴボトルやボトル缶等の容器に充填する装置に関する発明が開示されており、ＰＥＴボトルに飲料液を充填する装置と、ボトルのネックリングを保持するグリッパがそれぞれ図１及び図２に記載されている。
すなわち、この発明では、使用後に押し潰して容易に廃棄できるように胴部の剛性を低くしたボトルに対してもネックリングを保持することで飲料液の充填が可能となっている。

さらに、特許文献３には、「ペットボトル支持装置」という名称で、ペットボトルに飲料水を充填する際に首部を支持する技術に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、水平に配置される支持台と、この支持台に立設される支柱と、この支柱の前半部に嵌合する嵌合突出部と、ペットボトルの胴部を支持可能に胴凹部が設けられたバックガイドと、支柱に対し垂直方向へスライド自在に嵌合してペットボトルの首部を支持するネックサポートと、嵌合突出部とネックサポートの嵌合筒部とに挟持されて支柱に嵌合し、ペットボトルに応じてネックサポートの高さを調整するとともに、バックガイドを固定支持するスペーサーを備えた構造となっている。
このような構造によれば、スペーサーを交換することで高さの異なる複数のペットボトルを支持することができる。

特開２０１１−２３０７８１号公報 特開２０１０−４２８３２号公報 特開２００４−１８２２８０号公報

しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明では、設備が大掛かりなものとなるため、広い設置スペースを必要とする。したがって、この発明は、大規模な工場等において大量生産を行う場合には適しているものの、設備を設置するためのスペースを広くとれない場合には適用することができず、また、飲料水等を充填すべきボトルの数量が少ない場合には、製造コストが高くなってしまうという課題があった。

ボトルの洗浄は、洗浄に使用した液体が容易に排出されるように、ボトルを給水口が下に向いた状態で保持して行うことが望ましい。しかしながら、特許文献２に開示された発明は、ボトルをそのような姿勢で保持できる構造ではないため、ボトルを洗浄する作業には適していない。したがって、この発明では、胴部の剛性を低くしたボトルに対して、飲料液を充填することはできるものの、洗浄作業に連続して、この作業を行うことができないため、作業効率が低いという課題があった。

さらに、特許文献３に開示された発明では、ボトルの高さや胴部のサイズに応じてスペーサーやバックガイドを交換する必要があるため、作業性が悪いという課題があった。また、ボトルを給水口が下に向いた状態で保持できる構造でないため、特許文献２に開示された発明の場合と同様に、胴部の剛性を低くしたボトルに対しては、洗浄作業と充填作業を連続して行うことができず、作業効率が低いという課題があった。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、胴部の剛性を低くしたボトルについても容器の洗浄、飲料水等の充填、キャップの装着という一連の処理を連続して行うことが可能なガロンボトル充填機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係るガロンボトル充填機は、長手方向と平行に形成されたガイド溝が鉛直方向と平行をなすように設置される支柱と、ガイド溝に沿って上下方向へ移動する昇降機構と、この昇降機構を介して支柱に取り付けられる反転用モータと、この反転用モータに基端が連結されるアームと、ボトルの首部を保持可能に形成され、アームの先端に取り付けられる首保持具と、ボトルを上部から供給可能に上面側に開口部が形成されるとともに支柱に近い方の側面に上端から下方へ向かって所定の長さの第１の切欠きがアームよりも広い幅で形成される箱型のカバーと、このカバーの底面からその内部へ先端を突出させるように設置される洗浄ノズルと、上方に向けられた給水口からボトルの内部へ飲料水を注入可能に設置される給水ノズルと、ボトルにキャップを装着するキャップ装着手段と、ボトルの首部を保持するボトル保持手段と、このボトル保持手段とキャップ装着手段を支持する架台と、を備え、カバーは、アームが第１の切欠き内を上下方向へ移動可能に設置され、洗浄ノズルは、カバー内において、下方に向けられた給水口からボトルの内部へ先端を挿入可能に設置されたことを特徴とするものである。

このような構造のガロンボトル充填機においては、ボトルが首保持具によって首部を保持された状態で洗浄ノズルによって洗浄され、ボトル保持手段によって首部を保持された状態で飲料水の充填とキャップの装着が行われることから、胴部の剛性に関わりなく、それらの処理が行われる間、ボトルが確実に保持されるという作用を有する。
また、カバーの上方の空間でアームの首保持具にボトルを設置すると、アームの下降に伴ってカバーの内部にボトルが設置されるという作用を有する。
さらに、ボトルを洗浄する際にアームを上下動させることにより、洗浄ノズルからボトルの内部に注入された洗浄水がボトルの内部に万遍なく行き渡るという作用を有する。

また、第２の発明は、第１の発明に係るガロンボトル充填機において、上面に載置されたボトルを給水ノズルの真下まで水平方向へ搬送可能に設置される無端ベルトと、この無端ベルトが巻回される一対の軸部材と、この一対の軸部材を回転可能に保持するコンベア用架台と、このコンベア用架台を昇降可能に支持するジャッキと、軸部材を回転駆動するコンベア用モータと、を備えたことを特徴とするものである。

このような構造のガロンボトル充填機においては、第１の発明の作用に加えて、ジャッキを操作して無端ベルトの上面の高さを調節することにより、ボトルの底面が無端ベルトの上面によって所望の高さで支持されるという作用を有する。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に係るガロンボトル充填機において、ボトルの首部に設けられたネックリングに対して係止可能に先端が鉤型に形成された係止具と、この係止具が先端に連結された搬送用ピストンと、このピストンを水平方向へ進退移動させる搬送用シリンダと、を備えたことを特徴とするものである。
例えば、搬送すべきボトルがクラッシャブルボトルであったとしても、首部の剛性は高いため、このような構造のガロンボトル充填機においては、第１の発明又は第２の発明の作用に加えて、ボトルが係止具によって確実に保持された状態で搬送されるという作用を有する。さらに、胴部の剛性が低い場合でも搬送中の姿勢が安定するという作用を有する。

第４の発明は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに係るガロンボトル充填機において、キャップ装着手段と給水ノズルを一体として保持する保持プレートと、この保持プレートが先端に連結されるプレート用ピストンと、このプレート用ピストンを水平方向へ進退移動させるプレート用シリンダと、架台に設置されるガイド部材と、を備え、キャップ装着手段は、複数の爪によってキャップの側面を保持するチャック部と、このチャック部を鉛直方向へ上下動させる昇降機構と、からなり、保持プレートは、給水ノズルとキャップ装着手段のいずれか一方がボトルの給水口の真上に配置されるようにガイド部材によって水平方向へ移動可能に支持されたことを特徴とするものである。
このような構造のガロンボトル充填機においては、第１の発明乃至第３の発明のいずれかの作用に加えて、保持プレートの水平移動に伴って、給水ノズルによるボトルへの飲料水の注入が可能な状態と、キャップ装着手段によるボトルへのキャップの装着が可能な状態が切り替わるという作用を有する。

第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかに係るガロンボトル充填機において、ボトルを給水口が下に向けられた状態のまま保持しつつ水平方向へ移動可能に設置されるとともに、平面視して、アームと首保持具が通過可能な大きさの第２の切欠きが支柱に近い側の端面から中央部にかけて形成されたボトル保持具と、このボトル保持具までボトルを搬送するガイドローラと、ボトル保持具が先端に連結された保持具用ピストンと、この保持具用ピストンを進退移動させる保持具用シリンダと、を備え、保持具用ピストンは、アームと首保持具が第２の切欠きを通過する位置までボトル保持具を押動可能に設置されたことを特徴とするものである。

このような構造のガロンボトル充填機においては、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの作用に加えて、ボトル保持具にボトルを設置した状態で保持具用ピストンを作動させると、アームの先端に取り付けられた首保持具の位置までボトルがボトル保持具とともに水平移動するため、その状態で、予め下方に配置していたアームを上昇させると、ボトルがボトル保持具から首保持具に供給されるという作用を有する。

以上説明したように、第１の発明に係るガロンボトル充填機によれば、胴部の剛性が異なる複数種類のボトルを１台で処理することができる。また、内部の空間を有効利用できるため、装置の小型化を図ることができる。これにより、運搬や設置の作業が容易となる。さらに、広い設置スペースを必要としないため、設置場所に対する制約が少ない。加えて、洗浄効果を高める目的で洗浄ノズルを昇降させる機構を別個に設ける必要がないため、安価に製造することができる。

ボトルの胴部の剛性が低い場合、ボトル保持手段によって首部を保持した状態でボトルに飲料水を注入すると、充填された飲料水の重みで胴部が下方へ膨張し、ボトルの上部に余分な空気が給水口から流入し、溜まってしまう。このような状態のボトルは、それを見た人に、あたかも飲料水の充填が不十分であるかのような印象を与えるため、好ましくない。しかしながら、第２の発明に係るガロンボトル充填機においては、ボトルの底面を無端ベルトの上面で支持することで、飲料水の充填に伴って発生するボトルの胴部の膨張を適正な範囲内に抑えることができる。すなわち、第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、飲料水の充填工程におけるボトルの膨張を抑制し、ボトルの上部に余分な空気が溜まることを防止できるという効果を奏する。

第３の発明に係るガロンボトル充填機によれば、第１の発明又は第２の発明の効果に加えて、胴部の剛性が低いボトルであっても所定の位置まで正確に搬送することができるという効果を奏する。

第４の発明に係るガロンボトル充填機によれば、第１の発明乃至第３の発明のいずれかの効果に加えて、ボトルに対する飲料水の充填工程とキャップの装着工程が効率良く連続して行われるという効果を奏する。

第５の発明に係るガロンボトル充填機によれば、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの効果に加え、特に、内部の空間の有効利用によって装置の小型化を図ることができるという第１の発明の効果がより一層発揮される。

本発明の実施の形態に係るガロンボトル充填機の正面図である。 図１に示したガロンボトル充填機の平面図である。 図１に示したガロンボトル充填機の側面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ反転ユニットの正面図及び平面図である。 （ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ洗浄ユニットの正面図、側面図及び平面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれベルトコンベアの正面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ首支持搬送ユニットの正面図及び側面図であり、（ｃ）は首支持搬送ユニット単体を拡大して示した平面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ充填・密栓ユニットの正面図及び側面図である。 （ａ）は首支持搬送ユニット及び充填・密栓ユニットの側面図であり、（ｂ）はその正面図である。 本発明の実施の形態に係るガロンボトル充填機の運転手順を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は充填・密栓ユニットの正面図である。 （ａ）は首支持搬送ユニット及び充填・密栓ユニットの正面図であり、（ｂ）は同図（ａ）にベルトコンベアを加えた図である。 充填・密栓ユニット及びベルトコンベアの正面図である。 本発明の実施の形態に係るガロンボトル充填機の変形例を示した構成図である。

本発明のガロンボトル充填機について、図１乃至図１４を参照しながら具体的に説明する。図１乃至図３はそれぞれ本発明のガロンボトル充填機の構造の一例を示す正面図、平面図及び側面図である。ただし、これらの図では、筐体内の構造を見易くするために外側を覆うパネルの図示を省略するとともに、ボトルが移動する状態を理解し易くするために、いくつかのボトルを破線で示している。また、図３では、図が煩雑になるのを避けるためにボトル供給手段や反転手段の図示を省略している。

なお、本発明は、ガロンボトルに限らず、胴部の剛性が低い、いわゆるクラッシャブルボトル又はワンウェイボトルと呼ばれるボトルにも利用可能である。そこで、本願明細書においては、両者をまとめてボトルと表現し、特に、胴部の剛性が低いボトルについて説明する場合には、「ボトルがクラッシャブルボトルの場合」などと前置きをするものとする。また、本実施例では、飲料水を充填する場合を想定して説明を行っているが、本発明のガロンボトル充填機は、飲料水に限らず、各種の液体をボトルに充填する場合にも使用できるため、以下に説明する本発明の作用及び効果は、飲料水以外の液体をボトルに充填する場合にも同様に発揮される。

図１乃至図３に示すように、本発明のガロンボトル充填機では、枠体１ａとパネル（図示せず）によって略中空直方体状に形成されるとともに下面に複数のアジャスタ２が取り付けられた筺体１の外部にボトル供給ユニット３が設置されており、反転ユニット４、洗浄ユニット５、ベルトコンベア６、首支持搬送ユニット７、及び充填・密栓ユニット８が筐体１の内部に設置されている。なお、ボトル供給ユニット３、反転ユニット４、洗浄ユニット５、ベルトコンベア６、首支持搬送ユニット７及び充填・密栓ユニット８は制御手段（図示せず）によって、その動作を制御されている。

ボトル供給ユニット３は、給水口が下に向いた状態のボトルＢを保持したまま、洗浄手段５の上方で反転ユニット４に供給する位置まで略水平方向へ移動可能に設置されるボトル保持具３ａと、略水平に設置されて、ボトルＢを給水口が下に向いた状態でボトル保持具３ａまで搬送するガイドローラ３ｂ，３ｂと、ボトル保持具３ａが先端に連結されたピストン（図示せず）を進退移動させるシリンダ３ｃと、を備えている。また、ボトル保持具３ａには、平面視して、反転ユニット４に近い側の端面から中央部にかけて、図４を用いて後述するアーム１１と首保持具１２を上下方向へ通過可能な大きさの切欠き（図示せず）が形成されている。
このような構造により、ボトル供給ユニット３においては、ピストンを前進させることでボトルＢがボトル保持具３ａに設置された状態のまま、筐体１の内部へ搬送され、洗浄手段５の上方において反転ユニット４に供給されるという機能が発揮される。このように、本発明のガロンボトル充填機では、洗浄ユニット５の上方の空間が、ボトル供給ユニット３から反転ユニット４にボトルＢを供給する場所として有効に利用されるため、装置の小型化が可能となっている。
なお、シリンダ３ｃは電動シリンダであるが、これに限定されるものではなく、例えば、油圧シリンダやエアシリンダであっても構わない。

図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ反転手段４の正面図及び平面図である。なお、図４（ａ）において、破線で示したボトルは反転手段によって反転させられる様子を表している。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、反転ユニット４は、支柱９と反転用モータ１０とアーム１１と首保持具１２と昇降機構１３によって構成されている。
支柱９は、長手方向と平行に形成されたガイド溝９ａが鉛直方向と平行をなすように設置され、反転用モータ１０は、ガイド溝９ａに沿って上下方向へ移動する昇降機構１３を介して支柱９に取り付けられている。また、アーム１１は、基端１１ａが反転用モータ１０に連結されるとともに、ボトルＢの首部を保持可能に形成される首保持具１２が先端１１ｂに取り付けられている。

図５（ａ）乃至図５（ｃ）はそれぞれ洗浄ユニットの正面図、側面図及び平面図である。なお、これらの図では、カバーの外部と内部に配置されたボトルの状態を破線で示すとともに、ボトルを保持する首保持具とアームも同様に破線で示している。
図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、洗浄ユニット５は、下方に向けられた給水口からボトルＢの内部へ先端１４ａを挿入可能に設置される洗浄ノズル１４と、先端１４ａを囲むように設けられるカバー１５と、を備えている。ただし、カバー１５は、上面側が開口した箱型であって、上部から内部へ供給されたボトルＢを収容可能な大きさに形成されている。そして、前面１５ａには、開口部に透明板が嵌めこまれるようにして窓部１６が設けられ、底面１５ｂには洗浄ノズル１４の挿通孔（図示せず）が設けられている。また、反転ユニット４に近い方の側面１５ｃには、上端から下方へ向かって所定の長さの切欠き１７（図５（ｂ），（ｃ）を参照）がアーム１１よりも広い幅で形成され、側面１５ｄ及び背面１５ｅには、前面１５ａと同様に透明板が嵌めこまれた窓部（図示せず）がそれぞれ設けられている。
なお、カバー１５は洗浄水の飛散を防ぐだけでなく、洗浄ノズル１４から注入された洗浄水を貯留するという機能も有している。そのため、カバー１５の底面１５ｂには、貯留した水を外部へ排出するための排水ロート（図示せず）が設けられている。

図６（ａ）及び図６（ｂ）はベルトコンベアの正面図と側面図であり、それぞれ図１及び図３においてベルトコンベアが設置された箇所を部分的に拡大して示した図に相当する。なお、反転ユニット４については図６（ａ）のみに示し、図６（ｂ）ではその図示を省略している。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ベルトコンベア６は、上面に載置されたボトルＢを略水平方向へ搬送可能に設置される無端ベルト１８と、この無端ベルト１８が巻回される一対の軸部材１９ａ，１９ｂと、この一対の軸部材１９ａ，１９ｂを回転可能に保持するコンベア用架台２０と、このコンベア用架台２０を昇降可能に支持する４つのパンタグラフジャッキ２１と、軸部材１９ａを回転駆動するコンベア用モータ２２によって構成されている。
なお、本実施例では、コンベア用架台２０の高さ調節にパンタグラフジャッキ２１を用いているが、これ以外のジャッキを用いても良い。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は首支持搬送ユニットの正面図と側面図であり、それぞれ図１及び図３において首支持搬送ユニットが設置された箇所を部分的に拡大して示した図に相当する。また、図７（ｃ）は首支持搬送ユニット単体を拡大して示した平面図である。
図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、首支持搬送ユニット７は、首部にネックリング（図示せず）が設けられたボトルＢに対し、首部が内側に配置された状態でネックリングに係止するように先端が鉤型に形成された係止具２３と、この係止具２３が先端に連結された３本のピストン２４ａ（図７（ｃ）を参照）を進退移動させるシリンダ２４ｂと、連結具２４ｃを介してシリンダ２４ｂが先端に連結された３本のピストン２５ａを進退移動させるシリンダ２５ｂと、を備えている。ただし、ピストン２４ａ，２５ａが水平方向へ前進又は後退するように、シリンダ２５ｂは架台２７にアングル材２６を介して水平に設置されている。したがって、係止具２３も水平方向に移動する。
なお、シリンダ２４ｂ，２５ｂは電動シリンダであるが、これに限定されるものではなく、例えば、油圧シリンダやエアシリンダであっても構わない。また、ピストン２４ａ，２５ａの本数は本実施例に示したものに限らず、適宜変更可能である。

次に、充填・密栓ユニット８の構造について、図１乃至図３を適宜参照しながら図８及び図９を用いて説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ充填・密栓ユニット８の正面図と側面図であり、図９（ａ）は首支持搬送ユニット７及び充填・密栓ユニット８の側面図であり、図９（ｂ）はその正面図である。なお、図８（ａ）及び図９（ｂ）と図８（ｂ）及び図９（ａ）はそれぞれ図１及び図３において充填・密栓ユニット８が設置された箇所を部分的に拡大して示した図に相当する。また、図８（ａ）及び図９（ｂ）では、取付板３８の一部を断面表示とし、図８（ｂ）及び図９（ａ）では、連結具３９の図示を省略している。さらに、キャップ供給手段２９については図８（ｂ）及び図９（ａ）のみに示し、図８（ａ）及び図９（ｂ）ではその図示を省略している。

図８及び図９に示すように、充填・密栓ユニット８は、貯留タンク（図示せず）から給水ライン（図示せず）を介して供給される飲料水をボトルＢに注入するための給水ノズル２８と、この給水ノズル２８に併設されるキャップ装着手段２９と、キャップ装着手段２９にキャップを供給するキャップ供給手段３０（図８（ｂ），図９（ａ）を参照）と、ボトルＢの首部を保持するボトル保持手段３１によって構成されている。

キャップ装着手段２９は、複数の爪によってキャップの側面を保持可能に構成されるチャック部２９ａと、チャック部２９ａを鉛直方向へ上下動させる昇降機構２９ｂを備えている。一方、キャップ供給手段３０は、キャップ受け部３２ａが先端に連結されたピストン３２ｂを進退移動させるシリンダ３２ｃと、ピストン３２ｂが最も後退した状態でキャップ受け部３２ａの上面に近接するように下端３３ｂ（図２又は図３参照）が配置されるスライダ３３（図１乃至図３参照）と、を備えている。なお、ピストン３２ｂが最も前進した場合、キャップ受け部３２ａはチャック部２９ａの真下に配置される。

スライダ３３は、その内部をキャップが滑動可能に中空形状をなしており、上端３３ａ（図１乃至図３参照）は筐体１の前面上部に開口し、下端３３ｂはキャップ受け部３２ａに向かって開口している。
したがって、上端３３ａから投入されたキャップは、自重によってスライダ３３の内部を下方へ向かって滑動した後、キャップ受け部３２ａに供給される。そして、ピストン３２ｂが前進してキャップ受け部３２ａがチャック部２９ａの真下に配置されることにより、キャップがチャック部２９ａに装填される。

チャック部２９ａの爪は下方に向かってわずかに拡開するように取り付けられるとともに、バネ（図示せず）によって閉じる方向へ付勢されている。そのため、下方にキャップが配置されている状態でチャック部２９ａが上方から下降すると、バネの弾性力に抗して複数の爪がキャップによって押し広げられ、最終的にはキャップが複数の爪の間に押し込まれた状態となる。このとき、バネの弾性力がキャップの保持力として作用するため、キャップはチャック部２９ａによって確実に保持される。

給水ノズル２８とキャップ装着手段２９は、架台３４に取り付けられたガイドレール（図示せず）によって水平方向へスライド自在に支持される保持プレート３５によって一体として保持されている。また、保持プレート３５は、シリンダ３６ａによって進退移動されるピストン３６ｂの先端に連結されており、図８（ａ）に矢印Ｘで示すように水平方向へ移動可能となっている。
なお、キャップ装着手段２９は、ボトルＢの給水口の真上に給水ノズル２８が配置されている場合、チャック部２９ａがキャップ受け部３２ａの真上に配置される構造となっている。また、保持プレート３５が水平移動した場合、チャック部２９ａがボトルＢの給水口の真上にチャック部２９ａが配置されるまで、キャップ装着手段２９は給水ノズル２８と一体となって水平方向へ移動可能となっている。

ボトル保持手段３１は、ネックホルダ３７ａが先端に取り付けられたピストン３７ｂ，３７ｂ（図１１参照）を進退移動させる一対のシリンダ３７ｃ，３７ｃがボトルＢの首部を挟んで対称に配置された構成となっている。なお、ネックホルダ３７ａはボトルＢの首部を内側へ配置可能な半円形の凹部を有している。また、一対のシリンダ３７ｃ，３７ｃは、ピストン３７ｂ，３７ｂが水平方向へ移動可能となるように、かつ、ピストンが前進した場合に互いのネックホルダ３７ａによってボトルＢの首部を挟持可能に取付板３８の下面に取り付けられている。なお、取付板３８は、連結具３９，３９を介して両端が架台３４に固定されるとともに、ボトルＢの給水口の真上に当たる箇所に、チャック部２９ａを挿通可能に開口部が設けられている。

このように、本発明のガロンボトル充填機では、ボトルＢが反転ユニット４の首保持具１２によって首部を保持された状態で洗浄ユニット５によって洗浄されるとともに、ボトル保持手段３１のネックホルダ３７ａによって首部を保持された状態で充填・密栓ユニット８によって飲料水が充填された後、キャップが装着される。そのため、それらの処理が行われる間、ボトルＢは胴部の剛性が低い場合でも、その影響を受けることなく、確実に保持される。したがって、本発明のガロンボトル充填機によれば、胴部の剛性が異なる複数種類のボトルを１台で処理することができる。

次に、ガロンボトル充填機の運転手順について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０はガロンボトル充填機の運転手順を示すフローチャートであり、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は充填・密栓ユニット８の正面図である。また、図１２（ａ）は首支持搬送ユニット７及び充填・密栓ユニット８の正面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）にベルトコンベア６を加えた図である。図１３は充填・密栓ユニット８及びベルトコンベア６の正面図である。
なお、図を見易くするために、説明上図示の必要のない構成要素については省略している。また、図１１及び図１２はステップＳ６、ステップＳ７及びステップＳ９に対応し、図１３はステップＳ１１に対応する。

図１０に示すように、まず、ステップＳ１において、装置の電源を投入すると、制御手段の指令に従ってボトル供給ユニット３のガイドローラ３ｂが作動し、ボトルＢがボトル保持具３ａまで搬送される（図１参照）。ステップＳ２では、制御手段の指令に従ってボトル供給ユニット３のピストンが作動し、ボトル保持具３ａを押動する。これにより、ボトルＢが反転ユニット４に供給可能となる位置まで搬送される。その後、予め反転ユニット４の下方に待機していたアーム１１が制御手段の指令に従って昇降機構１３とともに、ボトルＢの首部が首保持具１２に挿入される高さまで上昇する（図４（ａ）参照）。その結果、ボトルＢはボトル供給ユニット３から反転ユニット４に供給される。

ステップＳ３では、昇降機構１３とともにアーム１１が制御手段の指令に従って首保持具１２にボトルＢを保持したまま、給水口からボトルＢの内部に洗浄ノズル１４の先端１４ａが挿入される高さまで下降する（図５参照）。これにより、洗浄ユニット５のカバー１５の内部にボトルＢが設置され、洗浄ノズル１４によるボトルＢの洗浄が可能となる。

制御手段の指令に従って洗浄ノズル１４は先端１４ａからボトルＢの内部に洗浄水を注入する。このとき、アーム１１は制御手段の指令に従って昇降機構１３とともに所定の範囲で上下動する。これにより、ボトルＢの内部に洗浄水が万遍なく行き渡り、洗浄効果が高まる。なお、ボトルＢの内部に注入された洗浄水は再び給水口を通ってボトルＢの外部へ排出され、カバー１５の底面１５ｂに設けられた排水ロート（図示せず）から筐体１の外部へ排出される。

このように、本発明のガロンボトル充填機では、洗浄ユニット５のカバー１５の上方の空間でボトルＢがボトル供給ユニット３のボトル保持具３ａから反転ユニット４のアーム１１へ供給された後、アーム１１の下降に伴ってカバー１５の内部にボトルＢが設置される。すなわち、筐体１の内部空間を有効に利用することで、装置の小型化が可能な構造となっている。そして、このような構造により、本発明のガロンボトル充填機では運搬や設置の作業が容易であり、また、広い設置スペースを必要としないため、設置場所に対する制約が少ない。

さらに、ボトルＢが反転ユニット４のアーム１１によって保持された状態で洗浄されることから、ボトルＢを洗浄する際に反転ユニット４の機能を利用して、洗浄ノズル１４を上下動させる場合と同じ効果を得ることができる。すなわち、本発明のガロンボトル充填機においては、洗浄ノズル１４を昇降させる機構を別個に設けなくともボトルＢの内部に洗浄水を万遍なく行き渡らせて洗浄効果を高めることができる。これにより、製造コストが削減される。

ステップＳ４では、制御手段の指令に従って反転用モータ１０が作動し、昇降機構１３とともに支柱９の上端付近まで上昇したアーム１１を１８０度反転させる（図４（ａ）参照）。その後、制御手段の指令に従って昇降機構１３とともにアーム１１が下降する。これにより、ボトルＢは給水口を上に向けた状態でベルトコンベア６の無端ベルト１８の上面に載置される（図６(ａ)参照）。
ステップＳ５では、制御手段の指令に従ってコンベア用モータ２２が軸部材１９ａを回転駆動する。これにより、無端ベルト１８の上面に載置されたボルトＢは、給水口が給水ノズル２８の真下となる位置まで搬送される（図６（ｂ）参照）。

なお、ボトルＢがクラッシャブルボトルである場合、胴部の剛性が低いため、無端ベルト１８の上面に載置された際に姿勢が安定せず、ボトルＢを給水口が給水ノズル２８の真下となる位置まで正確に搬送できないおそれがある。
このような場合には、ベルトコンベア６ではなく、首支持搬送ユニット７を使用する。すなわち、反転ユニット４によって反転されたボトルＢはベルトコンベア６の無端ベルト１８の上面に載置される代わりに、係止具２３にネックリングを係止させるようにして首支持搬送ユニット７によって保持される（図７（ａ）又は図７（ｂ）参照）。なお、係止具２３の位置は、制御手段の指令に従って進退するピストン２４ａ，２５ａ（図７（ｃ）参照）によって調節され、反転ユニット４からボトルＢを受け取る際のピストン２４ａ，２５ａ（図７（ｃ）参照）は前進した状態となっている。したがって、ピストン２４ａ，２５ａ（図７（ｃ）参照）を後退させることで、ボトルＢは給水ノズル２８の真下まで搬送される（図９（ａ）又は図９（ｂ）参照）。

クラッシャブルボトルは胴部の剛性は低いが、首部の剛性は高いため、首支持搬送ユニット７を備えた本発明のガロンボトル充填機においては、ボトルＢがクラッシャブルボトルであっても確実に保持された状態で搬送されるという作用を有する。また、ボトルＢの首部を支持する方法であれば、胴部の剛性が低い場合でも搬送中の姿勢が安定する。したがって、本発明のガロンボトル充填機によれば、胴部の剛性に関わりなく、ボトルＢを所定の位置まで正確に搬送することができる。

図８（ａ）又は図９（ｂ）に示すように、ボトルＢがベルトコンベア６や首支持搬送ユニット７によって充填・密栓ユニット８に供給されるまで、ボトル保持手段３１のピストン３７ｂ，３７ｂはいずれも後退しており、ネックホルダ３７ａ，３７ａは開いた状態となっている。しかし、ボトルＢが給水ノズル２８の真下に配置されると、ステップＳ６において、ピストン３７ｂ，３７ｂが制御手段の指令に従って前進する。その結果、ボトルＢはネックホルダ３７ａ，３７ａによって首部を両側から挟持されるようにして固定される（図１１（ａ）又は図１２（ａ）及び図１２（ｂ）参照）。

ステップＳ７では、給水ノズル２８が制御手段の指令に従って飲料水をボトルＢの内部へ注入する。このとき、胴部の剛性が低いと、図１２（ａ）に示すように、充填された飲料水の重みで胴部が下方へ膨張し、これに伴って余分な空気が給水口から流入してボトルＢの上部に溜まってしまう。このように、ボトルＢの上部に余分な空気が溜まってしまうと、それを見た人が、あたかも飲料水の充填が不十分であるかのような印象を受けるため、好ましくない。
しかし、本発明のガロンボトル充填機では、充填・密栓ユニット８の下方に設置されたベルトコンベア６において、無端ベルト１８の上面の高さをパンタグラフジャッキ２１によって調節可能となっている。このような構造によれば、パンタグラフジャッキ２１を操作して無端ベルト１８の上面の高さを調節することで、ボトルＢの底面が無端ベルト１８の上面によって所望の高さで支持されるという作用を有する。したがって、本発明のガロンボトル充填機によれば、ボトルＢの胴部の剛性が低い場合でも、飲料水の充填に伴って発生する胴部の膨張を適正な範囲内に抑え、ボトルＢの上部に余分な空気が溜まってしまうという事態を防ぐことができる。

ステップＳ８では、キャップ装着手段２９の昇降機構２９ｂが制御手段の指令に従って作動し、チャック部２９ａが下降する。その結果、キャップ受け部３２ａにおいて、スライダ３３から予め供給されていたキャップがチャック部２９ａに装填される。その後、制御手段の指令に従って昇降機構２９ｂが作動し、チャック部２９ａが上昇する。
なお、ステップＳ８は少なくともステップＳ９の前に行われていれば良く、ステップＳ７と同時に、あるいはその前に行われていても良い。

ステップＳ９では、制御手段の指令に従ってピストン３６ｂが前進し、保持プレート３５を押動する。これにより、キャップが装填されたキャップ装着手段２９が保持プレート３５とともに水平移動して、ボトルＢの給水口の真上にチャック部２９ａが配置される（図１１（ｂ）参照）。その後、ステップＳ１０において、制御手段からの指令に従ってキャップ装着手段２９の昇降機構２９ｂが作動し、チャック部２９がキャップを保持した状態で下降する。これにより、ボトルＢの給水口に対し、キャップがチャック部２９ａによる保持力よりも強い力で嵌め込まれる。したがって、制御手段からの指令に従って昇降機構２９ｂが作動し、チャック部２９ａが上昇する際、キャップはチャック部２９ａから解放される。

ステップＳ１１では、ピストン３７ｂ，３７ｂが制御手段の指令に従って後退する。これにより、ボトルＢはネックホルダ３７ａ，３７ａによって首部が挟持された状態から解放される。その結果、図１３に示すように、キャップＣが装着されたボトルＢはベルトコンベア６の無端ベルト１８の上面に載置される。
ステップＳ１２では、制御手段の指令に従ってピストン３６ｂが後退する。これにより、キャップ装着手段２９が保持プレート３５とともに水平移動し、ボトルＢの給水口の真上に給水ノズル２８が配置される。

ステップＳ１３では、制御手段の指令に従ってコンベア用モータ２２が軸部材１９ａ（図６（ｂ）参照）を回転駆動する。これにより、無端ベルト１８の上面に載置されたボルトＢは取出位置まで搬送された後、適宜、取り出される。
そして、ステップＳ２〜ステップＳ１３の工程を所定の回数繰り返した後、ステップＳ１４において、電源を切断する。

このように、本発明のガロンボトル充填機においては、保持プレート３５が水平移動することで、給水ノズル２８によるボトルＢへの飲料水の注入が可能な状態と、キャップ装着手段２９によるボトルＢへのキャップの装着が可能な状態が切り替わるという作用を有する。これにより、ボトルＢに対する飲料水の充填工程とキャップの装着工程が効率良く連続して行われる。
また、給水ノズル２８によってボトルＢに飲料水が注入されている間に、キャップ装着手段２９の昇降機構２９ｂを作動させて、チャック部２９ａをキャップ受け部３２ａに到達するように下降させると、キャップ受け部３２ａに予め供給されているキャップがチャック部２９ａに装填される。すなわち、本発明のガロンボトル充填機によれば、ボトルＢへの飲料水の充填工程の間にキャップ装着手段２９のチャック部２９ａに対するキャップの装填を行うことができるため、作業効率が高い。

図１４は本発明のガロンボトル充填機の変形例を示した構成図である。
本実施例では、１つの筐体内に洗浄ユニット５とベルトコンベア６と充填・密栓ユニット８が収納されているが、首支持搬送ユニット７を省略できる場合には、例えば、図１４に示すように、１台のベルトコンベア６を囲むように洗浄ユニット５ａ〜５ｄを設置するとともに、ベルトコンベア６の取り出し側に充填・密栓ユニット８を設置した構造とすることもできる。なお、洗浄ユニットの数は４台に限らず、適宜変更可能である。
このような構造によれば、飲料水の充填とボトルの密栓に比べてボトルの洗浄に要する時間が長い場合でも、複数のボトルが並行して洗浄されるため、生産能力が大幅に増強される。

請求項１乃至請求項５に記載された発明は、特に、小ロットのガロンボトルやクラッシャブルボトルに対して飲料水の充填及び密栓を行う場合に適している。

１…筺体 １ａ…枠体 ２…アジャスタ ３…ボトル供給ユニット ３ａ…ボトル保持具 ３ｂ…ガイドローラ ３ｃ…シリンダ ４…反転ユニット ５…洗浄ユニット ５ａ〜５ｄ…洗浄ユニット ６…ベルトコンベア ７…首支持搬送ユニット ８…充填・密栓ユニット ９…支柱 ９ａ…ガイド溝 １０…反転用モータ １１…アーム １１ａ…基端 １１ｂ…先端 １２…首保持具 １３…昇降機構 １４…洗浄ノズル １４ａ…先端 １５…カバー １５ａ…前面 １５ｂ…底面 １５ｃ，１５ｄ…側面 １５ｅ…背面 １６…窓部 １７…切欠き １８…無端ベルト １９ａ，１９ｂ…軸部材 ２０…コンベア用架台 ２１…パンタグラフジャッキ ２２…コンベア用モータ ２３…係止具 ２４ａ…ピストン ２４ｂ…シリンダ ２４ｃ…連結具 ２５ａ…ピストン ２５ｂ…シリンダ ２６…アングル材 ２７…架台 ２８…給水ノズル ２９…キャップ装着手段 ２９ａ…チャック部 ２９ｂ…昇降機構 ３０…キャップ供給手段 ３１…ボトル保持手段 ３２ａ…キャップ受け部 ３２ｂ…ピストン ３２ｃ…シリンダ ３３…スライダ ３３ａ…上端 ３３ｂ…下端 ３４…架台 ３５…保持プレート ３６ａ…シリンダ ３６ｂ…ピストン ３７ａ…ネックホルダ ３７ｂ…ピストン ３７ｃ…シリンダ ３８…取付板 ３９…連結具 Ｂ…ボトル Ｃ…キャップ

Claims (5)

1. 長手方向と平行に形成されたガイド溝が鉛直方向と平行をなすように設置される支柱と、
   前記ガイド溝に沿って上下方向へ移動する昇降機構と、
   この昇降機構を介して前記支柱に取り付けられる反転用モータと、
   この反転用モータに基端が連結されるアームと、
   ボトルの首部を保持可能に形成され前記アームの先端に取り付けられる首保持具と、
   前記ボトルを上部から供給可能に上面側に開口部が形成されるとともに前記支柱に近い方の側面に上端から下方へ向かって所定の長さの第１の切欠きが前記アームよりも広い幅で形成される箱型のカバーと、
   このカバーの底面からその内部へ先端を突出させるように設置される洗浄ノズルと、
   上方に向けられた給水口から前記ボトルの内部へ飲料水を注入可能に設置される給水ノズルと、
   前記ボトルにキャップを装着するキャップ装着手段と、
   前記ボトルの首部を保持するボトル保持手段と、
   このボトル保持手段と前記キャップ装着手段を支持する架台と、を備え、
   前記カバーは、前記アームが前記第１の切欠き内を上下方向へ移動可能に設置され、
   前記洗浄ノズルは、前記カバー内において、下方に向けられた前記給水口から前記ボトルの内部へ先端を挿入可能に設置されたことを特徴とするガロンボトル充填機。
2. 上面に載置された前記ボトルを前記給水ノズルの真下まで水平方向へ搬送可能に設置される無端ベルトと、
   この無端ベルトが巻回される一対の軸部材と、
   この一対の軸部材を回転可能に保持するコンベア用架台と、
   このコンベア用架台を昇降可能に支持するジャッキと、
   前記軸部材を回転駆動するコンベア用モータと、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガロンボトル充填機。
3. 前記ボトルの前記首部に設けられたネックリングに対して係止可能に先端が鉤型に形成された係止具と、
   この係止具が先端に連結された搬送用ピストンと、
   このピストンを水平方向へ進退移動させる搬送用シリンダと、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガロンボトル充填機。
4. 前記キャップ装着手段と前記給水ノズルを一体として保持する保持プレートと、
   この保持プレートが先端に連結されるプレート用ピストンと、
   このプレート用ピストンを水平方向へ進退移動させるプレート用シリンダと、
   前記架台に設置されるガイド部材と、を備え、
   前記キャップ装着手段は、
   複数の爪によって前記キャップの側面を保持するチャック部と、
   このチャック部を鉛直方向へ上下動させる昇降機構と、からなり、
   前記保持プレートは、
   前記給水ノズルと前記キャップ装着手段のいずれか一方が前記ボトルの前記給水口の真上に配置されるように前記ガイド部材によって水平方向へ移動可能に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガロンボトル充填機。
5. 前記ボトルを前記給水口が下に向けられた状態のまま保持しつつ水平方向へ移動可能に設置されるとともに、平面視して、前記アームと前記首保持具が通過可能な大きさの第２の切欠きが前記支柱に近い側の端面から中央部にかけて形成されたボトル保持具と、
   このボトル保持具まで前記ボトルを搬送するガイドローラと、
   前記ボトル保持具が先端に連結された保持具用ピストンと、
   この保持具用ピストンを進退移動させる保持具用シリンダと、を備え、
   前記保持具用ピストンは、前記アームと前記首保持具が前記第２の切欠きを通過する位置まで前記ボトル保持具を押動可能に設置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガロンボトル充填機。
   

Images