JP6600998B2 - 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。一方、近年、ペットボトル等の容器の薄肉化の影響がキャップにも及んできており、キャップの薄型化により、そのサイズのバラツキが大きくなってきている。また、規格が定められているキャップであっても、メーカや型式によって、直径やナール（外周面の縦溝）の高さが異なっていることがある。具体的には、１つのキャッピングヘッドによって処理されるキャップ群において、最大径のキャップにおけるナールの谷部でのキャップ径が最小径のキャップにおけるナールの山部でのキャップ径よりも大きいことがある。

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

特許文献１の装置によってバラツキの大きいキャップ群に対応する場合、最大径のキャップに合わせてキャップ装着装置のキャップ収容部を設計すると、最小径のキャップのナールにチャック部材のローレットが係合せず、キャップを巻き締めることができないことがあり、また最小径のキャップに合わせてキャップ収容部を設計すると、最大径のキャップがキャップ収容部に取付けられないという問題が生じる。

特許文献２の装置では、チャック部材が水平軸の周りに揺動するように構成されているので、キャップ径のバラツキに対する許容範囲は大きいが、キャップ径が大きくなるにつれて揺動角度が大きくなって、キャップとチャック部材の係合面積が小さくなり、このためチャック部材がキャップに対して空回りしてキャッピング不良を生じるという問題が発生する。

特許文献３の装置は、キャップを回転させるためのキャップ保持爪がキャップの軸心方向に沿う回転軸を中心に揺動するように構成されているので、キャップ径のバラツキに対する許容範囲は大きいが、キャップ保持爪に形成した切溝に環状の弾性部材を嵌合させてキャップ保持爪をキャップ側に付勢しており、構造が複雑であり組立てが容易ではないという問題がある。またキャップ保持爪を揺動可能に軸支する軸をキャップ保持筒内に取付ける構造を採用しているため、滅菌ガス（過酸化水素ガス）がキャップ保持筒内の軸やキャップ保持爪まで十分に浸透せず、無菌充填システムには利用できないという問題もある。

本発明は、キャップ径のバラツキに係わらず常にキャップを容器の口部に対して適切に巻き締めることができ、構造が単純で組立てが容易であり、しかも洗浄が容易なキャッピングヘッドを提供することを目的としている。

本発明は、複数のチャック部材に設けられた当接部をキャップの外周面に当接させることによりキャップを保持し、キャップの軸心周りに回転させてキャップを容器に巻き締めるキャッピングヘッドであって、チャック部材を、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、取付け部材の下面に設けられ、キャップの天面に当接する天面当接部と、複数のチャック部材にそれぞれ設けられ、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と、被付勢部に当接して当接部をキャップの外周面に向けて付勢する付勢手段とを備え、当接部は天面当接部よりも下方に設けられ、被付勢部は、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、被付勢部材は天面当接部よりも上方に設けられることを特徴としている。

付勢手段は例えば、複数のチャック部材に設けられた被付勢部の全てに係合する無端状の弾性部材を備える。また、チャック部材と被付勢部材と取付け部材は露出していることが好ましい。

本発明によれば、キャップ径のバラツキに係わらず常にキャップを容器の口部に対して適切に巻き締めることができ、構造が単純であって組立てが容易であり、しかも洗浄が容易であるキャッピングヘッドを得ることができる。

本発明の一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。 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。 図２のＣ−Ｃ線に沿う矢視図である。

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が固定される。ロッド２１の先端部は円柱部２２と連結部２３から成り、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。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、棒状部材４４が位置している。

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は揺動軸４２からキャップＰの周方向に沿って延び、キャップＰの外周面に当接可能な当接部４５を有する。当接部４５は天面当接部３７よりも下方に設けられる。当接部４５においてキャップＰに対面する壁面には凸部４６が形成され、凸部４６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。チャック部材４１において、当接部４５より先端側には被付勢部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は天面当接部３７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。この回転動作を確実にするため、チャック部材４１の当接部４５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は被付勢部材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、４つのチャック部材４１に設けられた当接部４５をキャップＰの外周面に当接させることによりキャップＰを保持し、キャップＰの軸心周りに回転させてキャップＰを容器に巻き締めて装着する。こ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、当接部４５がキャップＰに当接した状態において、被付勢部材４８の中心の移動軌跡Ｋ１が揺動軸４２の中心の移動軌跡Ｋ２よりも内側に位置し（図６）、次に述べるように、凸部４６がキャップＰの縦溝Ｇに食い込む力が生じるような形状を有している。

各当接部４５において、回転方向の先頭に位置する凸部４６とキャップＰの接点をＱとし、また接点Ｑと揺動軸４２の中心とを結ぶ直線をＬ１、接点Ｑを通り直線Ｌ１に直交する直線をＬ２とする。凸部４６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、凸部４６はキャップＰから反力Ｆを受ける。反力Ｆは直線Ｌ１の方向の成分と直線Ｌ２の方向の成分とに分解できるが、図６の面内における凸部４６の輪郭の角度は、反力Ｆの方向が直線Ｌ１よりもキャップＰ側を向くように設定されている。すなわち反力Ｆの分解成分のうち、直線Ｌ２に沿う成分は内側を向いており、これにより凸部４６は縦溝Ｇに食い込むこととなる。

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、当接部４５の凸部４６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。

なお上述した実施形態と比較して、揺動軸４２を長くするとともに棒状部材４４を短くすることにより、チャック部材４１と被付勢部材４８の両方が取付け部材３１の下方に位置するように構成することも可能である。しかし、このような構成によると、キャッピングヘッド２０の全体的な軸方向の長さが大きくなり重量も大きくなるので、駆動モータの小型化やキャッピング時間の短縮等の点では好ましくない。

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
４５ 当接部
４７ 被付勢部
４８ 被付勢部材
５１ 弾性部材（付勢手段）
Ｐ キャップ

Claims (3)

1. 複数のチャック部材に設けられた当接部をキャップの外周面に当接させることにより前記キャップを保持し、前記キャップの軸心周りに回転させて前記キャップを容器に巻き締めるキャッピングヘッドであって、
   前記チャック部材を、前記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、
   前記取付け部材の下面に設けられ、前記キャップの天面に当接する天面当接部と、
   前記複数のチャック部材にそれぞれ設けられ、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と、
   前記被付勢部に作用して前記当接部を前記キャップの外周面に向けて付勢する付勢手段とを備え、
   前記当接部は前記天面当接部よりも下方に設けられ、
   前記被付勢部は、前記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、前記被付勢部材は前記天面当接部よりも上方に設けられる
   ことを特徴とするキャッピングヘッド。
2. 前記付勢手段は、前記複数のチャック部材に設けられた被付勢部の全てに係合する無端状の弾性部材を備え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。
3. 前記チャック部材と被付勢部材と取付け部材は露出していることを特徴とする請求項１または２に記載のキャッピングヘッド。

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