JP6757683B2 - キャッパ - Google Patents

Description

本発明は、保持部において保持した樹脂製容器にキャップを巻き締めるキャッパに関する。

樹脂製、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のボトル入り飲料製造工場には、飲料が充填されたＰＥＴボトルにキャップを巻き締めするキャッパが備えられている。

特許文献１には、キャッパの一例として、ＰＥＴボトルを保持する保持部と、保持部に保持されたＰＥＴボトルの口部にキャップを供給する供給部と、供給部によって配置されたキャップを押下して、口部に打ち込む打込部とを備えたキャッパが開示されている。

保持部は、ＰＥＴボトル等の、変形しやすい樹脂製ボトルは胴部を挟持することが困難であることから、ＰＥＴボトルの口部の下方に備えられたフランジ部を懸吊する態様によってＰＥＴボトルを保持するように構成されている。

このようなキャッパにおいて、打込部に代えて、口部に向けて付勢しながら回転させることによって巻き締めるように構成された巻締部を備えて、キャップを打ち込みではなく巻き締めによって取り付けようとすると、巻締部によってキャップを巻き締める際に、巻き締め力が保持部による挟持力に勝り、ＰＥＴボトルが回転してしまうという問題があった。

この問題を解決するために、挟持部の間において、首部の周方向に沿って所定距離をもって互いに離間した位置において、挟持部に挟持された首部に向けて突出配置され、キャップを巻き締める際のＰＥＴボトルの回転を阻止する一対の爪部を備えたキャッパが存在する。

特開２００７‐３１４２３５号公報

しかし、一対の爪部はそれぞれ、平面視における形状が、頂角がたとえば３０度くらいの鋭い二等辺三角形をしており、この爪部の先端が首部の表面に接触する態様によってＰＥＴボトルの回転を抑止している構成であったため、爪部による回転の抑止力が、キャップを巻き締める力に負けると、ＰＥＴボトルが回転し、その際ＰＥＴボトルには円周方向に沿った爪跡が形成されてしまう。このような現象はＰＥＴボトルが耐圧用の硬いものである場合に顕著に現れる。

爪跡は首部の見栄えを悪化させてしまうことから、ＰＥＴボトルに大きな爪跡が形成されることを防止する対策が求められていた。

また、挟持部はステンレス鋼を加工することによって製造され、ある程度の耐久性を有しているものの、数万回から数十万回もキャップの巻き締めが行われる間に、爪部はＰＥＴボトルとの接触によって欠けたり、次第に磨耗され鈍ってしまい、ＰＥＴボトルに対する食い込みが弱くなってしまう。

挟持部の爪部に鈍りが生じると、もはやＰＥＴボトルの回転を抑止することができなくなるため、製造ラインを停止させて、挟持部の交換作業を行う必要があった。挟持部の交換頻度が製品の歩留まりに影響し、さらに挟持部は専用品であることから高価であるため、これらの観点から挟持部の耐久性の向上が求められていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくい爪部を有するキャッパを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係るキャッパの特徴構成は、保持部において保持した樹脂製容器にキャップを巻き締めるキャッパであって、前記保持部は、前記樹脂製容器の首部を挟持する挟持部と、前記キャップを巻き締める際の前記樹脂製容器の回転を抑止する回転抑止部とを有し、前記回転抑止部は、前記挟持部の間に配置された基部の前記首部に対向する側面に、水平方向に所定距離だけ互いに離間した位置において、前記挟持部に挟持された前記首部に向けて突出配置され、前記キャップを巻き締める際の前記樹脂製容器の回転を抑止する一対の爪部を備え、前記一対の爪部はそれぞれ、平面視における形状が、頂角が６０度以上であって１８０度未満の二等辺三角形であり、側面視における形状が、前記首部に接触する側の辺のほうが短い等脚台形であり、正面視における形状が長方形である点にある。

発明者らは、鋭意研究の結果、一対の爪部がそれぞれ、平面視における形状が、頂角が６０度以上であって１８０度未満、好ましくは７０度以上であって１５０度未満、より好ましくは８０度以上であって１２０度未満、さらに好ましくは９０度の二等辺三角形であり、側面視における形状が、首部に接触する側の辺のほうが短い等脚台形であり、正面視における形状が長方形である場合に、爪部の耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくいことを見出した。

本発明においては、前記一対の爪部は、前記等脚台形のうち前記首部に接触する側の辺の長さが２．４５〜４．９５ｍｍの範囲内であると好適である。

爪部は首部に接触する側の辺の長さが長いほど、爪部による回転の抑止力が高まる。しかし、爪部の長さが長すぎると、たとえば４．９５ｍｍを超えるほど長いとフランジ部に当接する虞が生じたり、爪部の長さが短すぎると回転を抑止する力が不十分であるという問題を生じる。発明者らは、鋭意研究の結果、一対の爪部の等脚台形の首部に接触する側の辺の長さが２．４５〜４．９５ｍｍの範囲内、好ましくは２．７０〜４．９５ｍｍの範囲内、より好ましくは２．８０〜４．９５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは２．９５〜４．９５ｍｍの範囲内である場合に、爪部による回転の抑止力を確保できながらも、樹脂製容器の首部に残る爪跡が商品の見栄えを損ねないことを見出した。なお、従来の爪部は首部に接触する側の辺の長さが２ｍｍ未満、たとえば１．９５ｍｍと短かく、回転を抑止する力が不十分である場合があった。

本発明においては、前記一対の爪部は、前記等脚台形のうち前記基部側の底辺の内角が４０〜５０度の範囲内であると好適である。

発明者らは、鋭意研究の結果、前記一対の爪部は、前記等脚台形のうち前記基部側の底辺の内角が４０〜５０度の範囲内、好ましくは４５度である場合に、爪部の耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくいことを見出した。

本発明においては、前記一対の爪部は、前記等脚台形の高さが０．４〜０．６ｍｍの範囲内であると好適である。

発明者らは、鋭意研究の結果、前記一対の爪部は、前記等脚台形の高さが０．４〜０．６ｍｍの範囲内、好ましくは０．５ｍｍである場合に、爪部の耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくいことを見出した。

本発明においては、前記一対の爪部は、平面視において互いの頂点間の距離が１．４〜１．６ｍｍの範囲内であると好適である。

発明者らは、鋭意研究の結果、前記一対の爪部は、平面視において互いの頂点間の距離が１．４〜１．６ｍｍの範囲内、好ましくは１．５ｍｍである場合に、爪部の耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくいことを見出した。

本発明においては、前記一対の爪部は、炭化硬質クロムめっき加工が施されていると好適である。

発明者らは、鋭意研究の結果、前記一対の爪部は、炭化硬質クロムめっき加工が施されている場合に、爪部の耐久性が向上するとともに、樹脂性ボトルに爪跡を残しにくいことを見出した。

本発明に係るキャッパを備えた充填設備の概略図 本発明に係るキャッパの平面図 本発明に係るキャッパの側面図 爪部の斜視図 爪部の要部の平面図 爪部の要部の側面図 実験サンプル１の経時変化の説明図 実験サンプル２の経時変化の説明図 実験サンプル３の経時変化の説明図 実験サンプル４の経時変化の説明図 実験サンプル５の経時変化の説明図

以下に本発明の実施形態について図面を参照しながら説明をする。図１に示すように、ＰＥＴボトル入り飲料の製造工場において、所定の入味量の飲料が充填されたＰＥＴボトルＢは、搬入コンベヤ１から入口スターホイール２を介してキャッパ３に搬送され、キャッパ３において樹脂製のキャップＣを巻き締められたあと出口スターホイール４から搬出コンベヤ５へと搬送される。

図３に示すように、ＰＥＴボトルＢは、ねじ山が備えられた口部Ｍと、口部Ｍに連なるフランジ部Ｆと、フランジ部Ｆに連なる首部Ｎと、首部Ｎに連なる肩部Ｓと、肩部Ｓに連なる胴部Ｄとを有している。

キャッパ３は、入口スターホイール２からＰＥＴボトルＢを受け取り保持する保持部１０と、保持部１０に保持されたＰＥＴボトルＢの口部Ｍに被せたキャップＣを押下しながら回転させて巻き締める巻締部（図示せず）等を備えている。

前記巻締部は、キャップＣを保持するキャッピングヘッドと、前記キャッピングヘッドを保持部１０に対して昇降させる昇降手段と、前記キャッピングヘッドを回転させる回転駆動機構と、この回転駆動機構の作動を制御する制御装置等を備えており、制御装置は、回転駆動機構を所定回転角度分だけ回転させたら、又は巻き締めトルクが所定値になると停止させるように構成されている。

図２及び図３に示すように、保持部１０は、ＰＥＴボトルＢの首部Ｎを挟持する挟持部１１，１１と、前記巻締部によってキャップを巻き締める際に、挟持部１１，１１に挟持されたＰＥＴボトルＢが回転することを防止する回転抑止部２０とを有している。

挟持部１１，１１は、キャッパ３の本体に設けられた回転軸１２を中心に回動し、ＰＥＴボトルＢの挟持と開放とが可能に構成されている。挟持部１１，１１の先端は鉤状に形成され、ＰＥＴボトルＢをキャッパ３側に引き寄せるように挟持する。回転抑止部２０は、キャッパ３の本体に取り付けられたステー１３にボルト１４により固定されている。

回転抑止部２０は、挟持部１１，１１の間に配置された基部２１の首部Ｎに対向する側面に、水平方向に所定距離だけ互いに離間した位置において、挟持部１１，１１に挟持された首部Ｎに向けて突出配置され、先端が首部Ｎに接触、たとえば食い込む態様によって、キャップＣを巻き締める際のＰＥＴボトルＢの回転を抑止する一対の爪部２２，２２を備えている。

図４から図６に示すように、一対の爪部２２，２２はそれぞれ、平面視における形状が、頂角が本実施形態においては９０度の二等辺三角形であり、側面視における形状が、首部Ｎに食い込む側の辺のほうが短い等脚台形であり、正面視における形状が長方形となっている。なお、前記頂角は、６０度以上であって１８０度未満、好ましくは７０度以上であって１５０度未満、より好ましくは８０度以上であって１２０度未満であればよい。

一対の爪部２２，２２は、等脚台形のうち首部Ｎに食い込む側の辺の長さＬが２．４５〜４．９５ｍｍの範囲内、好ましくは２．７０〜４．９５ｍｍの範囲内、より好ましくは２．８０〜４．９５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは２．９５〜４．９５ｍｍの範囲内、本実施形態においては２．９５ｍｍであり、等脚台形のうち基部２１側の底辺の内角θが４０〜５０度の範囲内、本実施形態においては４５度であり、等脚台形の高さＨが０．４〜０．６ｍｍの範囲内、本実施形態においては０．５ｍｍに構成されている。一対の爪部２２，２２は、平面視において互いの頂点間の距離Ｒが１．４〜１．６ｍｍの範囲内、本実施形態においては１．５ｍｍである。回転抑止部２０は、ステンレス鋼から形成され、少なくとも一対の爪部２２，２２に、炭化硬質クロムめっき加工が施されている。

仮に、一対の爪部２２，２２が首部Ｎに対して０．３ｍｍ食い込むとすると、上述のように一対の爪部２２，２２の先端形状が、特に平面視における二等辺三角形の頂角が９０度であると、その断面積は、１．７７５ｍｍ^２である。これに対して、爪部２２，２２の先端形状が、特に平面視における二等辺三角形の頂角が３０度であると、その断面積は、０．２０４ｍｍ^２にすぎない。巻締部によるキャップＣの巻き締めにより生じるトルクが一定である場合、頂角が９０度である爪部のほうが、頂角が３０度である爪部よりも、爪部に係るせん断応力がはるかに小さいため、耐久性が大きく向上する。

一対の爪部２２，２２の先端形状、特に平面視における二等辺三角形の頂角の角度の違いによる耐久力の相違について調べるために実験を行った。以下の実験サンプル１から５に係る爪部をキャッパに設置し実際にＰＥＴボトルのキャッピングを行った際の実験開始時からの所定本数経過時の写真を図７から図１１に示す。なお、図７から図１１において、最上段は、キャッピングの本数であり、上から二段目は各実験サンプルに係る爪部を一側方から撮影した写真であり、上から三段目は各実験サンプルに係る爪部を正面から撮影した写真であり、最下段は各実験サンプルに係る爪部を他側方から撮影した写真である。

実験サンプル１は、爪部の頂角の角度が５０度に設定されている。
実験サンプル２は、爪部の頂角の角度が６０度に設定されている。
実験サンプル３は、爪部の頂角の角度が７０度に設定されている。
実験サンプル４は、爪部の頂角の角度が８０度に設定されている。
実験サンプル５は、爪部の頂角の角度が９０度に設定されている。

図７に示すように、実験サンプル１は、６３７７４７本のキャッピングを行った時点で目視により欠けが確認され、１５００５０１本のキャッピングを行った時点では、ＰＥＴボトルの首部に爪跡が大きく残る本数が増え、もはや回転を十分に抑止することができなかった。

図８に示すように、実験サンプル２は、５９８２５３本のキャッピングを行った時点では目視による欠けは確認されなかったが先端が鈍り始め、９９９６３５本、２０２７３４８本のキャッピングを行った時点では目視により欠けが確認された。２９４４８１３本のキャッピングを行った時点では目視により大きな欠けが確認された。しかしながら、実験サンプル１よりも耐久性が向上していることが確認できる。

図９に示すように、実験サンプル３は、５９８２５３本のキャッピングを行った時点では目視による欠けは確認されなかったが先端が鈍り始め、９９９６３５本、２０２７３４８本のキャッピングを行った時点では目視により欠けが確認された。２９４４８１３本のキャッピングを行った時点では目視により大きな欠けが確認された。４３９２８１９本のキャッピングを行った時点では、実験サンプル２よりは少ないものの、大きな欠けが確認された。しかしながら、実験サンプル１よりも耐久性が向上していることが確認できる。

図１０に示すように、実験サンプル４は、５９８２５３本、９９９６３５本のキャッピングを行った時点では目視による欠けは確認されなかったが先端が鈍り始め、２０２７３４８本のキャッピングを行った時点では目視により欠けが確認された。２９４４８１３本のキャッピングを行った時点では目視により大きな欠けが確認された。４３９２８１９本のキャッピングを行った時点では、実験サンプル３より大きな欠けが確認された。しかしながら、実験サンプル１よりも耐久性が向上していることが確認できる。

図１１に示すように、実験サンプル５は、９９０６３５本のキャッピングを行った時点でも先端の鈍りはほとんど確認されず、４３９２８１９本のキャッピングを行った時点でも目視により欠けは確認されなかった。

すなわち、一対の爪部２２，２２はそれぞれ、平面視における形状が、頂角が６０度以上であって１８０度未満、好ましくは７０度以上であって１５０度未満、より好ましくは８０度以上であって１２０度未満、さらに好ましくは９０度の二等辺三角形であると、耐久性が大きく向上することが確認された。

以上の結果をふまえ平面視における形状が、頂角が６０度以上であって１８０度未満の二等辺三角形であり、さらに、側面視における形状が、首部Ｎに食い込む側の辺のほうが短い等脚台形であり、正面視における形状が長方形であり、等脚台形のうち首部Ｎに食い込む側の辺の長さＬが２．４５〜４．９５ｍｍの範囲内であり、等脚台形のうち基部２１側の底辺の内角θが４０〜５０度の範囲内であり、等脚台形の高さＨが０．４〜０．６ｍｍの範囲内に構成され、平面視において互いの頂点間の距離Ｒが１．４〜１．６ｍｍの範囲内であり、炭化硬質クロムめっき加工が施された一対の爪部２２，２２を用いて、上述と同じ実験をしたところ、９１２８０１本のキャッピングの時点でもほとんど鈍りが確認されず、十分に実用に耐える知見が得られた。なお、４９７４１４９本のキャッピングを行った時点でも目視により欠けは確認されなかった。

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。

３ ：キャッパ
１０ ：保持部
１１ ：挟持部
２０ ：回転抑止部
２１ ：基部
２２ ：爪部
Ｂ ：ＰＥＴボトル（樹脂製容器）
Ｃ ：キャップ
Ｄ ：胴部
Ｆ ：フランジ部
Ｈ ：高さ
Ｍ ：口部
Ｎ ：首部
Ｒ ：距離
Ｓ ：肩部
θ ：内角

Claims (6)

1. 保持部において保持した樹脂製容器にキャップを巻き締めるキャッパであって、
   前記保持部は、前記樹脂製容器の首部を挟持する挟持部と、前記キャップを巻き締める際の前記樹脂製容器の回転を抑止する回転抑止部とを有し、
   前記回転抑止部は、前記挟持部の間に配置された基部の前記首部に対向する側面に、水平方向に所定距離だけ互いに離間した位置において、前記挟持部に挟持された前記首部に向けて突出配置され、前記キャップを巻き締める際の前記樹脂製容器の回転を抑止する一対の爪部を備え、
   前記一対の爪部はそれぞれ、平面視における形状が、頂角が６０度以上であって１８０度未満の二等辺三角形であり、側面視における形状が、前記首部に接触する側の辺のほうが短い等脚台形であり、正面視における形状が長方形であることを特徴とするキャッパ。
2. 前記一対の爪部は、前記等脚台形のうち前記首部に接触する側の辺の長さが２．４５〜４．９５ｍｍの範囲内である請求項１に記載のキャッパ。
3. 前記一対の爪部は、前記等脚台形のうち前記基部側の底辺の内角が４０〜５０度の範囲内である請求項１又は２に記載のキャッパ。
4. 前記一対の爪部は、前記等脚台形の高さが０．４〜０．６ｍｍの範囲内である請求項１から３のいずれか一項に記載のキャッパ。
5. 前記一対の爪部は、平面視において互いの頂点間の距離が１．４〜１．６ｍｍの範囲内である請求項１から４のいずれか一項に記載のキャッパ。
6. 前記一対の爪部は、炭化硬質クロムめっき加工が施されている請求項１から５のいずれか一項に記載のキャッパ。