JP6793527B2 - 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、煩雑な交換作業を行うことなく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して、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と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のキャップの軸心回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、切換え手段を、第１位置または第２位置のいずれかに固定することによって、切換え手段のキャップの軸心回りの回転を規制する回転規制手段とを備え、切換え手段を第１位置に固定した第１モードにおいて、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、切換え手段を第２位置に固定した第２モードにおいて、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、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ことを特徴としている。

付勢手段は例えばスプリングまたは磁石である。

回転規制手段は、切換え手段と取付け部材のいずれか一方に設けられる少なくとも１つの凸部と、切換え手段と取付け部材のいずれか他方に設けられる少なくとも２つ以上の凹部とを備えてもよく、この場合、切換え手段は、凸部をいずれかの凹部に係合させることによって第１または第２位置に固定され、キャップの軸心に沿って昇降することによって凸部が凹部から解放して、第１および第２位置の間の切換えが可能になる。

またキャッピングヘッドは、チャック部材のそれぞれに、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が設けられていてもよく、この場合、切換え手段には、棒状部材が挿通される長穴が設けられるとともに、長穴の一端が第１係合部とされ、長穴の他端が第２係合部とされる。

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側面図である。 第１実施形態のキャッピングヘッドが第１モードに定められた状態を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う矢視図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。 第１実施形態のキャッピングヘッドが第２モードに定められた状態を示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う矢視図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ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。 第２実施形態のキャッピングヘッドを示し、（ａ）は図６のＶ−Ｖ線に沿う矢視図、（ｂ）は凸部と位置決め溝を示す断面図である。 第２実施形態のキャッピングヘッドが第１モードに定められた状態を示し、（ａ）は図５のＣ−Ｃ線に沿う矢視図であり、（ｂ）は図５のＤ−Ｄ線に沿う矢視図である。 第２実施形態のキャッピングヘッドが第２モードに定められた状態を示し、（ａ）は図５のＣ−Ｃ線に沿う矢視図であり、（ｂ）は図５のＤ−Ｄ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、供給スターホイール１１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Ｐ１（またはＰ２）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、ロッド２１の先端部には取付け部材３０が固定される。ロッド２１は、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、その中心軸の回りに回転駆動される。これにより取付け部材３０も回動し、後述するチャック部材３４により把持されるキャップＰ１（またはＰ２）がその軸心Ｌの回りに回転駆動されて容器に装着される。

図２および図３（ｂ）に示されるように、取付け部材３０はロッド２１の外径と略同じ外径を有する円筒状の本体３１と、本体３１の下方部分から径方向外方に延びる４つの支持板部３２とを備える。各支持板部３２には揺動軸３３が固定され、揺動軸３３の支持板部３２よりも下側の部分にはチャック部材３４が揺動自在に取付けられる。各チャック部材３４の上面には、キャップＰ１（またはＰ２）の軸心方向に沿って延びる棒状部材３５が設けられる。棒状部材３５は、後述する切換え部材４０のスプリング受けピン４４との間に設けられたスプリング３６により、各チャック部材３４がキャップＰ１（またはＰ２）を把持する方向に付勢される。

チャック部材３４のキャップに対向する側の面には、第１当接部３４ａと第２当接部３４ｂが形成される。第１当接部３４ａは相対的に小さな直径を有する第１のキャップＰ１の外周面に当接し、第２当接部３４ｂは相対的に大きな直径を有する第２のキャップＰ２の外周面に当接する。これらの当接部３４ａ、３４ｂには、キャップＰ１（またはＰ２）の外周面に形成されたナール（縦溝）に係合する突起（爪）が形成される。

取付け部材３０には板状の切換え部材（切換え手段）４０が取付けられる切換え部材４０には孔４１が形成され、孔４１は取付け部材３０の本体３１に嵌合する。これにより切換え部材４０は、取付け部材３０に対して相対的に、回転変位可能かつキャップの軸心に沿って昇降可能である。

図３（ａ）に示されるように切換え部材４０には、揺動軸３３が挿通する第１の長穴４２と、棒状部材３５が挿通する第２の長穴４３とが形成される。また切換え部材４０の上面にはスプリング受けピン４４が立設され、スプリング受けピン４４と棒状部材３５はスプリング３６によって連結される。棒状部材３５は常時スプリング受けピン４４側に引っ張られ、これにより各チャック部材３４はキャップの外周面に向けて付勢される。すなわちスプリング３６は付勢手段を構成する。

取付け部材３０の下面には、キャップＰ１（またはＰ２）の天面に当接する環状の天面当接部３７が設けられる。キャップＰ１（またはＰ２）は天面当接部３７とチャック部材３４の第１当接部３４ａまたは第２当接部３４ｂとによって支持され、ロッド２１の回転によって、容器の口部に巻き締められる。チャック部材３４において、第１当接部３４ａは相対的に揺動軸３３から遠い位置に形成され、第２当接部３４ｂは相対的に揺動軸３３に近い位置に形成される。

各揺動軸３３の支持板部３２よりも上側の部分は、切換え部材４０の第１の長穴４２を通って上方へ突出し、揺動軸３３の上端に形成されたフランジ４５と揺動軸３３に嵌合されたワッシャ４６との間には圧縮ばね４７が設けられる。したがって切換え部材４０は４つの圧縮ばね４７により、ワッシャ４６を介して常時支持板部３２側に付勢され、取付け部材３０の上面であって支持板部３２が設けられる部分の付近に当接する。

取付け部材３０の上面であって支持板部３２が設けられていない部分には、位置決めピン（凸部）３８が設けられる。位置決めピン３８は、切換え部材４０の下面に形成された第１および第２の位置決め凹部４８、４９の一方に選択的に係合可能である。位置決めピン３８と第１および第２の位置決め凹部４８、４９は切換え部材４０の回転を規制する回転規制手段を構成し、切換え部材４０は第１および第２の位置決め凹部４８、４９のいずれかが位置決めピン３８に係合することによって、後述するように第１位置または第２位置に固定される。

第１の長穴４２は取付け部材３０の本体３１の軸心を中心とする円弧状を有するのに対し、第２の長穴４３は直線状に延び、その長手軸は本体３１の軸心から延びる放射線に対して傾斜する。第２の長穴４３の一端に形成される第１係合部５１は相対的に本体３１の軸心に近く、他端に形成される第２係合部５２は相対的に本体３１の軸心に遠い。したがって棒状部材３５が第１係合部５１に係合するとき、各チャック部材３４は相対的に内側に位置して、相対的に小さな直径を有する第１のキャップＰ１の外周面に当接する。これに対して棒状部材３５が第２係合部５２に係合するとき、各チャック部材３４は相対的に外側に位置し、相対的に大きな直径を有する第２のキャップＰ２の外周面に当接する。

棒状部材３５が第１係合部５１に係合した状態を保持するため、第１の位置決め凹部４８が位置決めピン３８に係合される。このときの切換え部材４０の本体３１に対する回転角度位置を、この明細書では第１位置と定義する。これに対して、棒状部材３５が第２係合部５２に係合した状態を保持するためには、第２の位置決め凹部４９が位置決めピン３８に係合される。このときの切換え部材４０の本体３１に対する回転角度位置を、この明細書では第２位置と定義する。このように切換え部材４０は、第１位置または第２位置のいずれかに固定され、取付け部材３０に対する、キャップの軸心Ｌ回りの回転が規制される。

切換え部材４０を第１位置と第２位置の間において切換えるとき、作業員は切換え部材４０を圧縮ばね４７に抗して支持板部３２から離間させて第１または第２位置決め凹部４８、４９を位置決めピン３８から解放させた後、切換え部材４０を本体３１の回りに回転させ、第１または第２位置決め凹部４８、４９を位置決めピン３８に係合させる。すなわち棒状部材３５は、第２の長穴４３において第１および第２係合部５１、５２のいずれかに係合した状態で保持される。

第２の長穴４３の幅Ｄは棒状部材３５の直径φｄよりも若干大きく形成される。したがってロッド２１が下降して、各チャック部材３４と天面当接部３７により区画される空間内にキャップが供給されるとき、チャック部材３４の当接部３４ａ、３４ｂとキャップの外周面のナールとが合致していなくても、チャック部材３４が外方へ揺動することができる。その後、スプリング３６の弾発力により、当接部３４ａ、３４ｂの突起（爪）がキャップのナールに係合するようにキャップが少し回動し、チャック部材３４は内方へ揺動してキャップを確実に把持する。

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Ｐ１（またはＰ２）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４０の取付け部材３０に対する回転角度位置を第１位置と第２位置の間において切換えることにより行われる。

図３（ａ）、（ｂ）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４０は第１の位置決め凹部４８が位置決めピン３８に係合するように第１位置に固定され、これによりチャック部材３４に設けられた棒状部材３５が第２の長穴４３の第１係合部５１に係合するように位置決めされる。したがって棒状部材３５は相対的に内側に位置することとなり、この状態では、第１当接部３４ａがφ２８のキャップＰ１に当接可能になり、キャッピングヘッド２０は第１当接部３４ａによってキャップＰ１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４（ａ）、（ｂ）に示すように、切換え部材４０は第２の位置決め凹部４９が位置決めピン３８に係合するように第２位置に固定され、これにより棒状部材３５が第２の長穴４３の第２係合部５２に係合するように位置決めされる。したがって棒状部材３４は相対的に外側に位置することとなり、この状態では、第２当接部３４ｂがφ３８のキャップＰ２に当接可能になり、キャッピングヘッド２０は第２当接部３４ｂによってキャップＰ２を保持して容器の口部に巻き締める。なお巻き締め動作において、キャッピングヘッド２０の回転方向は図３、４において時計回りである。

以上のように本実施形態は、チャック部材３４を、キャップの軸心Ｌの方向に沿って延びる揺動軸を中心として揺動可能に支持する取付け部材３０と、キャップの軸心Ｌの回りに回転可能な状態で取付け部材３０に取付けられ、第１係合部５１および第２係合部５２を有する切換え部材４０とを備えている。そして、切換え部材４０を第１位置に固定した第１モードでは、チャック部材３４が第１係合部５１に係合するように位置決めされ、第１当接部３４ａによって、相対的に小さな直径を有するキャップＰ１を保持して容器に巻き締め、切換え部材４０を第２位置に固定した第２モードでは、チャック部材３４が第２係合部３４ｂに係合するように位置決めされ、第２当接部３４ｂによって、相対的に大きな直径を有するキャップＰ２を保持して容器に巻き締める。第１モードと第２モードの切換え作業は、切換え部材４０を取付け部材３０に対して回転変位させ、第１または第２の位置決め凹部４８、４９を位置決めピン３８に係合させるだけでよい。

このように本実施形態では、切換え部材４０を取付け部材３０に対して回転変位させるだけで、複数のチャック部材３４の位置を切換えて、異なる外径のキャップに対応させることができる。したがって１台のキャッパにおいて、複数種類の口径のペットボトル等にキャップを装着するために、それらの口径のキャッピングヘッドを準備する必要がなく、キャップ装着工程における生産効率が高められる。

また本実施形態では、第１モード（図３）におけるスプリング３６の長さＳ１（図３（ａ）参照）は第２モード（図４）におけるスプリング３６の長さＳ２（図４（ａ）参照）と略同じになるように、スプリング受けピン４４と第２の長穴４３の位置および傾斜とが定められている。したがって第１モードと第２モードにおいて、キャップに作用するばね力の大きさが略同一になり、キャップに対する把持力を略一定にすることができる。

さらに本実施形態では、チャック部材３４と取付け部材３０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。

図５〜７を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態の第１実施形態との違いは、スプリング３６と圧縮ばね４７に代えて磁石を採用した点である。図５（ａ）において断面として示した部分は、図６（ａ）のＶ−Ｖ線に沿って見た断面である。以下、第１実施形態とは異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同じ構成については同一符号を用いて示し、その説明を省略する。

切換え部材４０に形成された４つの収容凹部６０には、それぞれ切換え磁石６１が収容される。切換え磁石６１は、隣り合う２つ支持板部３２の間に位置するように設けられる。切換え磁石６１はチャック部材３４の棒状部材３５に対応して設けられ、棒状部材３５を磁力によって引き付け、チャック部材３４をキャップＰ１（またはＰ２）側へ付勢する。切換え磁石６１は例えばネオジウム磁石である。

切換え部材４０の上面にはスペーサ６２が載置され、スペーサ６２の上面にはカバー６３が載置される。カバー６３とスペーサ６２はボルト６４によって切換え部材４０に固定される。図５（ａ）に示されるように、切換え部材４０の下面には凸部６６が設けられ、取付け部材３０の隣り合う２つの支持板部３２の間に位置する部分には、凸部６６が係合可能な２つの位置決め溝（凹部）６７、６８が形成される。これらの位置決め溝６７、６８は図６と図７では省略されている。凸部６６がいずれかの位置決め溝６７、６８に係合した状態において、切換え部材４０は第１位置または第２位置に固定され、第１実施形態と同様に、チャック部材３４は第１または第２のキャップＰ１、Ｐ２の外周面に対応した位置に定められる。

切換え部材４０が第１位置または第２位置に固定された状態を維持するため、切換え部材４０には位置決め磁石７０が設けられ、取付け部材３０の支持板部３２の基部には第１および第２位置決め磁性体７１、７２が設けられる。これらの位置決め磁性体７１、７２は支持板部３２の基部に埋設され、位置決め磁石７０は切換え部材４０に形成された収容溝７３に収容される。位置決め磁石７０は、切換え部材４０が第１位置または第２位置のいずれかに固定されているとき、第１または第２位置決め磁性体７１、７２を磁力によって引き付け、切換え部材４０の位置を保持する。

図６（ａ）、（ｂ）はキャッピングヘッドが第１モードに定められた状態を示し、切換え部材４０は凸部６６が位置決め溝６７に係合し、位置決め磁石７０が第１位置決め磁性体７１に近接している。この状態において棒状部材３５は切換え磁石６１によって引き付けられ、第１係合部５１に係合し、切換え部材４０は第１位置に固定されている。

図７（ａ）、（ｂ）はキャッピングヘッドが第２モードに定められた状態を示し、切換え部材４０は凸部６６が位置決め溝６８に係合し、位置決め磁石７０が第２位置決め磁性体７２に近接している。この状態において棒状部材３５は切換え磁石６１によって引き付けられ、第２係合部５１に係合し、切換え部材４０は第２位置に固定されている。

切換え部材４０を第１位置と第２位置の間において切換えるには、切換え部材４０をキャップの軸心に沿って移動させ、取付け部材３０の支持板部３２から離間させて回転させればよい。すなわち、凸部６６を位置決め溝６７または６８から解放し、切換え部材４０を回転させて位置決め溝６８または６７に係合させればよい。したがって第２実施形態では、凸部６６と位置決め溝６７、６８が、切換え部材４０の回転を規制する回転規制手段を構成する。なお巻き締め動作は第１実施形態と同様であり、キャッピングヘッド２０の回転方向は図６、７において時計回りである。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様な効果が得られるが、スプリング３６と圧縮ばね４７が設けられていないので、キャッピングヘッドの外面の凹凸が第１実施形態よりも少なくなり、洗浄工程において滅菌ガスによる洗浄効果が向上する。

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。

また第１および第２実施形態において、当接部３４ａ、３４ｂはチャック部材３４において揺動軸３３よりも回転方向前方に位置し、また当接部３４ａ、３４ｂの爪の形状は、キャッピングヘッド２０の回転に伴ってチャック部材３４に、図３、４、６、７において時計方向のトルクが生じるように、つまり爪がキャップに食い込むように設定されている。したがってスプリング３６と磁石６１の付勢力は、キャップをキャップディスクから取出して容器口部まで移送するために必要な大きさに設定されていればよい。

第１実施形態における位置決めピン３８と第２実施形態における凸部６６は、ボールプランジャ等のようにピンが常時突出する方向に付勢される構造を有していてもよい。このような構成によれば、位置決めピン３８または凸部６６が位置決め凹部４８、４９または位置決め溝６７、６８から解放されるように切換え部材４０を完全に持ち上げる必要はなく、持ち上げることなく、あるいはわずかに持ち上げた状態で切換え部材４０を回転させるだけで、位置決めピン３８または凸部６６が没入方向に変位し、第１実施形態および第２実施形態よりも簡単に、第１モードと第２モードの間の切換えができる。

また第１実施形態において凸部６６と位置決め溝６７、６８の断面形状は矩形であるが、三角形あるいは半円形であってもよい。

さらにスプリング３６と磁石６１は、切換え部材４０に設けるのではなく、本体３１に取付けてもよい。

２０ キャッピングヘッド
３０ 取付け部材
３４ チャック部材
３４ａ 第１当接部
３４ｂ 第２当接部
３６ スプリング
３８ 位置決めピン（回転規制手段）
４０ 切換え部材（切換え手段）
４８ 第１の位置決め凹部（回転規制手段）
４９ 第２の位置決め凹部（回転規制手段）
６６ 凸部（回転規制手段）
６７、６８ 位置決め溝（回転規制手段）
Ｐ１、Ｐ２ キャップ

Claims (4)

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と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のキャップの軸心回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、
   前記切換え手段を、第１位置または第２位置のいずれかに固定することによって、前記切換え手段の前記キャップの軸心回りの回転を規制する回転規制手段とを備え、
   前記切換え手段を前記第１位置に固定した第１モードにおいて、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、
   前記切換え手段を前記第２位置に固定した第２モードにおいて、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、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
   ことを特徴とするキャッピングヘッド。
2. 前記付勢手段がスプリングまたは磁石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。
3. 前記回転規制手段は、前記切換え手段と前記取付け部材のいずれか一方に設けられる少なくとも１つの凸部と、前記切換え手段と前記取付け部材のいずれか他方に設けられる少なくとも２つ以上の凹部とを備え、
   前記切換え手段は、前記凸部をいずれかの凹部に係合させることによって前記第１または第２位置に固定され、前記キャップの軸心に沿って昇降することによって前記凸部が前記凹部から解放して、前記第１および第２位置の間の切換えが可能になる
   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。
4. 前記チャック部材のそれぞれに、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が設けられ、
   前記切換え手段には、前記棒状部材が挿通される長穴が設けられるとともに、前記長穴の一端が第１係合部とされ、前記長穴の他端が第２係合部とされる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のキャッピングヘッド。

Images