JP7415795B2

JP7415795B2 - キャップ装着装置

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Publication number: JP7415795B2
Application number: JP2020090204A
Authority: JP
Inventors: 洋平西川
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: JP2021185087A; CN113724447A; CN113724447B

Description

本発明は、キャップ装着装置に関し、より詳細には、例えばコーヒー、清涼飲料水、炭酸飲料水等の飲料をカップに入れた状態で販売するカップ式自動販売機に適用され、飲料が入れられたカップの上面開口を閉塞する態様でキャップを装着するキャップ装着装置に関するものである。

従来、例えばコーヒー、清涼飲料水、炭酸飲料水等の飲料をカップに入れた状態で販売するカップ式自動販売機に適用されたキャップ装着装置として、可動部及び心合わせ部を備えたものが知られている。

可動部は、飲料が入れられた状態で搬送されたカップの上方域に、互いに水平に対向する態様で配置された一対のものである。これら可動部は、駆動機構により、水平方向に沿って互いに近接離反する態様で移動するものである。

より詳細に説明すると、可動部は、駆動機構により、閉鎖位置と開放位置との間で途中の半開位置を経由して移動するものである。閉鎖位置は、可動部が互いに近接し、供給されたキャップを載置することが可能な位置である。半開位置は、可動部が閉鎖位置よりも互いに離隔し、キャップの縁部の一部を載置することが可能な位置である。開放位置は、可動部が半開位置よりも互いに離隔し、互いの間からキャップを落下させることが可能な位置である。

心合わせ部は、それぞれが対応する可動部に連結された一対のものである。このような心合わせ部は、可動部に載置されたキャップに対して水平に進退自在に設けられており、可動部による水平方向の移動に連動して進退移動するものである。

そして、心合わせ部は、可動部が閉鎖位置から半開位置に移動することにより進出移動してキャップの側面に接し、該キャップをカップに心合わせする。その心合わせ部は、可動部が半開位置から開放位置に移動する場合にもその進出移動した状態を維持するものである。

そのようなキャップ装着装置においては、閉鎖位置に配置された可動部にキャップが載置された状態で、飲料が入れられたカップが搬送されてくると、可動部がカップに向けて下降しながら半開位置まで移動する。これにより心合わせ部が進出移動してキャップに接し、該キャップをカップに心合わせする。

可動部がキャップ落下高さ位置まで下降すると下降を停止して開放位置まで移動する。これによりキャップが心合わせ部からも離れカップに落下する。その後、可動部がキャップ装着高さ位置まで上昇し、閉鎖位置まで移動することにより、カップにキャップを装着することができる（例えば、特許文献１参照）。

特許第４５１７９８９号公報

ところで、上記特許文献１に提案されたキャップ装着装置では、心合わせ部が進出移動してキャップをカップに心合わせしているものの、キャップ落下高さ位置まで下降した可動部が半開位置から開放位置まで移動することによりキャップをカップに落下させているために、次のような問題があった。

可動部が半開位置から開放位置まで移動する際に、キャップと可動部との間で生ずる摩擦力、あるいはキャップと心合わせ部との間で生ずる摩擦力により、比較的軽量のキャップの姿勢が変化してしまい、キャップがカップに載置されず、結果的に、カップにキャップを装着することができない虞れがあった。

本発明は、上記実情に鑑みて、カップにキャップを良好に装着することができるキャップ装着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るキャップ装着装置は、互いに対向するよう配置され、かつ水平方向に沿って互いに近接離隔する態様で移動可能な一対の可動部と、飲料が入れられた状態で搬送されたカップに対し、前記一対の可動部を近接離反する態様で昇降させる昇降機構とを備え、前記カップの上面開口を閉塞する態様でキャップを装着するキャップ装着装置であって、前記一対の可動部を、互いに近接してキャップを載置する閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きく前記キャップの縁部の一部を載置する第１半開位置と、この第１半開位置よりも互いの間隔が大きく互いの間から前記キャップを落下させることが可能な第２半開位置と、この第２半開位置よりも互いの間隔が大きい開放位置との間で、水平方向に沿って互いに近接離反する態様で移動させる駆動機構と、それぞれが対応する可動部に設けられ、かつ前記一対の可動部の水平方向に沿った移動に連動して該一対の可動部の相互間の上方領域に進退移動する一対の位置規制部材とを備え、前記一対の位置規制部材は、前記一対の可動部が前記閉鎖位置及び前記開放位置に配置される場合には、前記上方領域から退行移動した状態で互いの離間距離が前記キャップの外径よりも大きくなり、前記一対の可動部が前記第１半開位置及び前記第２半開位置に配置される場合には、前記上方領域に進出移動した状態で前記キャップの側面を押圧し、該キャップを前記カップに心合わせした状態で保持し、前記駆動機構は、前記昇降機構により前記一対の可動部がキャップ載置高さ位置まで下降するまでに該一対の可動部を前記閉鎖位置から前記第２半開位置まで移動させ、前記キャップ載置高さ位置にて前記カップに前記キャップが載置された場合に、前記一対の可動部を前記第２半開位置から前記開放位置まで移動させることを特徴とする。

また本発明は、上記キャップ装着装置において、前記一対の位置規制部材は、前記一対の可動部の中心に対して互いに点対称となる態様でそれぞれの基端部が鉛直軸線を中心として回動自在に軸支されており、該基端部には、対応する可動部に形成された係合凸部が進入するとともに前記進退移動する際に該係合凸部を摺動自在に案内する案内溝が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、一対の可動部を、互いに近接してキャップを載置する閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きくキャップの縁部の一部を載置する第１半開位置と、この第１半開位置よりも互いの間隔が大きく互いの間からキャップを落下させることが可能な第２半開位置と、この第２半開位置よりも互いの間隔が大きい開放位置との間で、水平方向に沿って互いに近接離反する態様で移動させる駆動機構と、それぞれが対応する可動部に設けられ、かつ一対の可動部の水平方向に沿った移動に連動して該一対の可動部の相互間の上方領域に進退移動する一対の位置規制部材とを備え、一対の位置規制部材が、一対の可動部が閉鎖位置及び開放位置に配置される場合には、上方領域から退行移動した状態で互いの離間距離が前記キャップの外径よりも大きくなり、一対の可動部が第１半開位置及び第２半開位置に配置される場合には、上方領域に進出移動した状態でキャップの側面を押圧し、該キャップをカップに心合わせした状態で保持し、駆動機構が、昇降機構により一対の可動部がキャップ載置高さ位置まで下降するまでに該一対の可動部を閉鎖位置から第２半開位置まで移動させ、キャップ載置高さ位置にてカップにキャップが載置された場合に、一対の可動部を第２半開位置から開放位置まで移動させるので、キャップを姿勢変化等させることなく所望の姿勢でカップに載置させることができ、カップにキャップを良好に装着することができるキャップ装着装置。

図１は、本発明の実施の形態であるキャップ装着装置が適用されたカップ式自動販売機の一部であり、キャップ装着装置及びその周囲の構成を模式的に示す模式図である。図２は、キャップの平面図である。図３は、図２に示したキャップの縦断面図である。図４は、図３に示したカップに、図２に示したキャップを装着した状態を示す縦断面図である。図５は、図１に示したキャップ装着装置を示す斜視図である。図６は、図１に示したキャップ装着装置を示す斜視図である。図７は、図５及び図６に示したキャップ装着装置の内部構造を示す斜視図である。図８は、図５及び図６に示したキャップ装着装置の内部構造を示す分解斜視図であり、一部の構成要素の図示を省略している。図９は、図５及び図６に示したキャップ装着装置の内部構造を示す分解斜視図であり、一部の構成要素の図示を省略している。図１０は、図５及び図６に示したキャップ装着装置の内部構造を模式的に示す斜視図である。図１１は、図７～図１０に示したキャップ供給押圧ユニットの正面図である。図１２は、図７～図１０に示したキャップ供給押圧ユニットの正面図である。図１３は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットの要部を示す斜視図である。図１４は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図１５は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図１６は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図１７は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図１８は、図１０等に示したキャップ供給押圧ユニットを両可動部の前後方向の中央部で切断した状態を示す右側断面図である。図１９は、両可動部を拡大して示す右側断面図である。図２０は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図２１は、キャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図２２は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図２３は、キャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図２４は、図２３に示したキャップ供給押圧ユニットの要部の右側断面図である。図２５は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図２６は、図２５に示したキャップ供給押圧ユニットの要部の右側断面図である。図２７は、キャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図２８は、図２７に示したキャップ供給押圧ユニットの要部の右側断面図である。図２９は、キャップ載置高さ位置におけるキャップ供給押圧ユニットの要部の右側断面図である。図３０は、キャップ供給押圧ユニットの要部を示す平面図である。図３１は、図３０に示したキャップ供給押圧ユニットの要部の右側断面図である。図３２は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図３３は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図３４は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図３５は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。図３６は、キャップ装着装置の動作を順に示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るキャップ装着装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態であるキャップ装着装置が適用されたカップ式自動販売機の一部であり、キャップ装着装置及びその周囲の構成を模式的に示す模式図である。

ここで例示するカップ式自動販売機１は、例えばコーヒー、清涼飲料水、炭酸飲料水等の飲料をカップＵに入れた状態で販売するものであり、購入者への飲料の提供前に、キャップ装着装置２によって、飲料の入ったカップＵに着脱自在のキャップＡ（図２等参照）が装着される。

カップ式自動販売機１は、上記キャップ装着装置２の他、その上方に配置され、多数のキャップＡを収納するとともに、最下位のキャップＡを切り離し、キャップ装着装置２に供給するキャップ収納供給装置３と制御部５とを備えている。

またカップ式自動販売機１は、図には明示しないが、一般的なカップ式自動販売機と同様に、カップ収納装置、カップ搬送装置、飲料生成装置等を備えている。カップ収納装置は、多数のカップＵを収納するものである。カップ搬送装置は、カップ収納装置から受け取ったカップＵを複数の所定の位置に搬送するものである。飲料生成装置は、購入者によって選択された飲料を生成してカップＵに供給、あるいはカップＵで飲料を生成するものである。

そのようなカップ式自動販売機１では、販売時に、飲料生成装置によって生成された飲料が入れられたカップＵが、カップ搬送装置により、キャップ装着装置２の下方に設置されたカップ受台４に搬送される。

キャップ収納供給装置３は、キャップ収納器３ａとキャップ供給機３ｂと備えて構成されている。キャップ収納器３ａは、上下方向に積み重なった状態の多数のキャップＡを収納するものである。このキャップ収納器３ａは、鉛直軸線回りに回転可能に構成され、その軸線の周囲に、上下方向に延びる複数（例えば３～５つ）のキャップ収納室（図示せず）を有している。

キャップ供給機３ｂは、キャップ収納器３ａの下方に設けられ、販売時に、キャップ収納器３ａから最下位のキャップＡを１つずつ切り離し、下方のキャップ装着装置２に供給するものである。キャップ供給機３ｂは、キャップＡをその上側のキャップＡから切り離すためのキャップドロップリング（図示せず）を有し、販売時に、キャップドロップリング上のキャップ収納室に収納されているキャップＡのうち、最下位のキャップＡを切り離し、落下させる。尚、キャップドロップリング上のキャップ収納室内のすべてのキャップＡが消費されると、次回のキャップ付きカップ飲料の販売に備えて、キャップ収納器３ａが所定角度回転し、多数のキャップＡを収納した新たなキャップ収納室がキャップドロップリング上に移動する。

制御部５は、図示せぬ記憶部に記憶されたプログラムやデータにしたがって、キャップ装着装置２やキャップ収納供給装置３、並びにカップ式自動販売機１を構成する各部の動作を統括的に制御するものである。尚、制御部５は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。

次に、本実施の形態に使用するキャップＡ及びカップＵについて説明する。キャップＡは、厚さの薄いプラスチックから成り、図２及び図３に示すように、平面形状が円形であってある程度の高さを有し、下面が開口している。またキャップＡの中央部には、所定の直径を有する円形のキャップ凹部１１が形成され、その周囲に、所定幅を有して上方に突出するキャップ環状部１２が形成されている。更にキャップＡの周縁部には、カップＵの後述するカール部１４に嵌合する所定形状のキャップ嵌合部１３が形成されている。このキャップ嵌合部１３の直径は、カール部１４の直径よりも若干小さくなっている。従って、キャップＡは、カップＵの上面の開口部、すなわち上面開口１５にスナップ嵌めで装着でき、装着した状態ではカップＵから外れにくくなる。

尚、上記キャップＡにおいては、キャップ環状部１２の所定位置には、飲み口１２ａが形成されているとともに、キャップ凹部１１の中央部分には、飲み口１２ａを閉塞する閉塞部材を保持するための保持領域１１ａが形成されている。

カップＵは、図４に示すように、一般的な紙カップであり、上面開口１５の周縁部に、カール状に形成されたカール部１４を有している。そして、このカール部１４にキャップ嵌合部１３が嵌合することによって、キャップＡが上面開口１５を閉塞する態様でカップＵに装着される。

図５及び図６は、それぞれキャップ装着装置２を示す斜視図であり、図７は、キャップ装着装置２の内部構造を示す斜視図であり、図８及び図９は、キャップ装着装置２の内部構造を示す分解斜視図であり、図１０は、キャップ装着装置２の内部構造を模式的に示す斜視図である。

これら図５～図１０に示すように、キャップ装着装置２は、カップＵへのキャップＡの供給及び押圧を行うためのキャップ供給押圧ユニット２１を、カップ受台４の上方で上下方向に昇降させる昇降機構２２を備えている。

昇降機構２２は、キャップ装着装置２の外殻を構成するボックス状のケース２ａの左側面の上部に取り付けられた昇降用モータ３１と、ケース２ａ内の左前端部及び右後端部にそれぞれ、互いに上下方向に平行に延びかつ回転自在に取り付けられた２つの昇降用駆動軸３２とを備えている。

尚、ケース２ａは、その左壁面から後壁面及び底壁面に亘って大きく開口しており、その開口した部分を介して、飲料入りのカップＵがカップ搬送装置で搬送され、カップ受台４上に載置される。またカップ受台４は、受台用取付部材４ａを介して、ケース２ａの底壁部の前方部分及び右方部分に取り付けられている。

昇降用モータ３１は、その回転軸がケース２ａの天壁面よりも上方に突出するように配置され、回転軸の上端部に駆動プーリ３１ａが固定されている。一方、各昇降用駆動軸３２も、ケース２ａの天壁面よりも上方に突出するように配置され、その上端部に従動プーリ３２ａが固定されている。また、ケース２ａの天壁面の左後端部及び右前端部にそれぞれ、ガイドプーリ３３が回転自在に取り付けられている。そして、これら５つのプーリ３１ａ，３２ａ，３３には、無端状のタイミングベルト３４が巻き掛けられている。従って、昇降用モータ３１が作動し、駆動プーリ３１ａが回転することにより、タイミングベルト３４を介して、両従動プーリ３２ａが回転し、これに伴い両昇降用駆動軸３２が同期して回転する。

各昇降用駆動軸３２の表面には、雄ねじが形成されており、キャップ供給押圧ユニット２１の後述するナット部４５が螺合している。従って、両昇降用駆動軸３２が回転することにより、それぞれに螺合するナット部４５が昇降用駆動軸３２に沿って移動し、それによりキャップ供給押圧ユニット２１を昇降させることが可能である。

キャップ供給押圧ユニット２１は、キャップ収納供給装置３から受け取ったキャップＡを、カップ受台４に搬送されたカップＵ上に載置するように供給し、そのキャップＡを上方から押圧することによって、カップＵに装着するものである。

このキャップ供給押圧ユニット２１は、ユニットケース４１と、このユニットケース４１に収容されて開閉自在に設けられたシャッタ４２と、このシャッタ４２を駆動する駆動機構４３とを備えて構成されている。

ユニットケース４１は、金属板を折り曲げ加工すること等により、平面形状が四角形で所定の高さを有するボックス状に形成されている。このユニットケース４１の天板部４１ａ及び底板部４１ｂの中央部分はいずれも、比較的大きく開口している。

天板部４１ａには、図７～図９に示すように、キャップ供給機３ｂによって切り離されて落下したキャップＡを、シャッタ４２上に案内するキャップガイド板４４が取り付けられている。このキャップガイド板４４は、所定形状の金属板を折り曲げ加工すること等により、前端部と後端部の間の部分（以下「中間部」という）がそれらよりも一段高く形成され、その中間部にガイド孔４４ａが形成されている。このガイド孔４４ａは、キャップＡの外径よりも一回り大きい円形状に形成され、周縁部が下方に向かってテーパ状に形成されている。尚、キャップガイド板４４の中間部の所定の２個所には、下方に折り曲げられた垂下部４４ｂが設けられている。これら垂下部４４ｂは、後述する一対の位置規制板（位置規制部材）４８の先端部の浮き上がりを阻止するためのものである。

ユニットケース４１の天板部４１ａ及び底板部４１ｂには、それらの左前端部及び右後端部にそれぞれ、昇降機構２２の昇降用駆動軸３２の直径よりも大きい貫通孔４１ｅが形成され、これらの貫通孔４１ｅに、２つの昇降用駆動軸３２がそれぞれ遊挿されている。

またユニットケース４１の内部には、両昇降用駆動軸３２にそれぞれ螺合する２つのナット部４５が設けられている。各ナット部４５の上端部には、ユニットケース４１の上記貫通孔４１ｅよりも外径の大きいフランジ部４５ａが設けられており、このフランジ部４５ａで、ユニットケース４１の天板部４１ａが下方から支持されることにより、ユニットケース４１が支持されている。

更にユニットケース４１の内部には、両昇降用駆動軸３２が挿入された状態で、上端部がナット部４５のフランジ部４５ａに当接し、かつ下端部がユニットケース４１の底板部４１ｂに当接するコイルばね４６が設けられている。

従って、両昇降用駆動軸３２が回転することにより、両ナット部４５が昇降用駆動軸３２に沿って移動し、これに伴い、図１１及び図１２に示すように、キャップ供給押圧ユニット２１が昇降する。

またユニットケース４１の内部には、互いに左右方向に所定間隔を隔てて配置されるとともに、互いに前後方向に平行に延びる左右一対のガイドシャフト４７が設けられている。各ガイドシャフト４７の前端部及び後端部は、ユニットケース４１の前板部４１ｃ及び後板部４１ｄにそれぞれ固定されている。そして、これらのガイドシャフト４７に、シャッタ４２が摺動自在に取り付けられている。

シャッタ４２は、図９及び図１０に示すように、互いに水平に対向する一対の可動部５１で構成されている。両可動部５１は、プラスチック等から成り、前後対称に形成されている。具体的には、両可動部５１はいずれも、平面形状が略凸字状に形成され、その突出部分が、対向する可動部５１の反対側に位置するように配置されかつ円弧状に形成されている。尚、両可動部５１の内側の形状については後述する。

また図８～図１０に示すように、シャッタ４２と、その上方のキャップガイド板４４の中間部との間には、シャッタ４２上のキャップＡを下方のカップＵに心合わせするための一対の位置規制板４８が設けられている。

これら位置規制板４８は、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの左右両側に、両可動部５１の中心と同じであるガイド孔４４ａの中心を点対称の中心とするように配置されている。各位置規制板４８は、前後方向に延びており、その基端部（図８の左側の位置規制板４８では上端部、右側の位置規制板４８では下端部）が、上下方向に延びる支軸４９を介して、ユニットケース４１の天板部４１ａに回動自在に取り付けられている。また各位置規制板４８には、先端側の半部に、ガイド孔４４ａ側に向かって拡幅するように開口した先端凹部４８１が設けられ、基端側の半部に、異形状のガイド溝（案内溝）４８２が形成されている。更に各位置規制板４８のガイド溝４８２には、その位置規制板４８の基端側の可動部５１の上に突設された係合ピン（係合凸部）５１ａが、ガイド溝４８２に沿って摺動自在に進入している。

このガイド溝４８２について説明する。ガイド溝４８２は、第１ガイド部４８２ａ、第２ガイド部４８２ｂ及び第３ガイド部４８２ｃ（詳細は、図２１参照）を有している。第１ガイド部４８２ａは、位置規制板４８の基端部に向かうに連れて漸次シャッタ４２の摺動領域４２Ａから離隔する態様で延在している。第２ガイド部４８２ｂは、第１ガイド部４８２ａに連続しており、第１ガイド部４８２ａから離隔するにつれて漸次シャッタ４２の摺動領域４２Ａに近接する態様で延在している。第３ガイド部４８２ｃは、第２ガイド部４８２ｂに連続しており、第２ガイド部４８２ｂから離隔するにつれて漸次シャッタ４２の摺動領域４２Ａに更に近接する態様で延在している。

駆動機構４３は、図１３及び図１４に示すように、駆動用モータ５２と、この駆動用モータ５２により、ギヤボックス５３を介して回転駆動される駆動ギヤ５４と、この駆動ギヤ５４の上下に左右方向に延びるように配置され、駆動ギヤ５４に噛み合う上ラック５５及び下ラック５６とを備えて構成されている。そして、上ラック５５が、所定形状の第１連結部材５７を介して、シャッタ４２の後方側の可動部５１（以下、後方可動部５１ともいう）に連結される一方、下ラック５６が、第２連結部材５８を介して、シャッタ４２の前方側の可動部５１（以下、前方可動部５１ともいう）に連結されている。

これら図１３及び図１４に示すように、下ラック５６には、被検出板５９が取り付けられている。被検出板５９は、４つの被検出片５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄが、後方から順に、互いに前後方向に所定間隔を隔てて、左方に突設されている。

ギヤボックス５３の前後両側には、２つのセンサ６５Ａ，６５Ｂが設けられている。これらセンサ６５Ａ，６５Ｂは、両可動部５１を適正な複数の所定位置、具体的には閉鎖位置（図１４に示す位置）、第１半開位置（図１５に示す位置）、第２半開位置（図１６に示す位置）及び開放位置（図１７に示す位置）に停止させるために、両可動部５１が上記の各位置に位置するか否かを検出するものである。各センサ６５Ａ，６５Ｂは、互いに上下方向に対向する発光素子及び受光素子を有する光センサにより構成され、第２連結部材５８の被検出片５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄが受光素子に対向するよう、両素子間に位置し、発光素子から受光素子への光を遮断することにより、両可動部５１の位置が検出される。

具体的には、後側のセンサ６５Ａは、最後方の被検出片５９ａ（以下、第１被検出片５９ａともいう）を検出することによって、両可動部５１が閉鎖位置に位置することを検出する。一方、前側のセンサ６５Ｂは、最前方の被検出片５９ｄ（以下、第２被検出片５９ｄともいう）を検出することによって、両可動部５１が第１半開位置に位置することを検出し、前方から２番目の被検出片５９ｃ（以下、第３被検出片５９ｃともいう）を検出することによって、両可動部５１が第２半開位置に位置することを検出し、前方から３番目の被検出片５９ｂ（以下、第４被検出片５９ｂともいう）を検出することによって、両可動部５１が開放位置に位置することを検出する。尚、以下の説明では、後側のセンサ６５Ａを「閉センサ６５Ａ」、前側のセンサ６５Ｂを「半開・開センサ６５Ｂ」と呼ぶものとする。

また、各ガイドシャフト４７には、前方可動部５１と第２連結部材５８の一部との間、並びに後方可動部５１と第１連結部材５７の一部との間にそれぞれ、コイルばね６３（図１０参照）が設けられている。これらのコイルばね６３により、前方可動部５１及び後方可動部５１はいずれも、一方が他方側に付勢されている。

以上のように構成された駆動機構４３により、シャッタ４２は、前方可動部５１及び後方可動部５１が、両ガイドシャフト４７に沿って、互いに同期して、近接離反する態様で移動することによって開閉する。またこれに連動して、一対の位置規制板４８は、それぞれの基端部の支軸４９を中心に回動する。

図１８は、キャップ供給押圧ユニット２１を、両可動部５１の前後方向の中央部で切断した状態を示す右側断面図であり、図１９は、両可動部５１を拡大して示す右側断面図である。これら図１８及び図１９に示すように、両可動部５１は、互いに対向する側の部分（以下、対向部７１ともいう）が、両者間の中心を通りかつ両者の移動方向（同図の左右方向）と直交する面Ｃに対して、互いに対称に形成されている。

より具体的には、各可動部５１の対向部７１は、厚さが薄く、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａに臨んだ状態で、キャップＡを載置するためのキャップ載置部７２と、このキャップ載置部７２の基端部から下方に突出し、カップＵ上のキャップＡを、カップＵに心合わせしてから装着するための心合わせ装着部７０とで構成されている。

この心合わせ装着部７０の対向部７１側には、キャップ載置部７２の底面から垂下したキャップ当接部７３と、このキャップ当接部７３の下端に連なり、対向する可動部５１側に開口したキャップ装着凹部７４と、このキャップ装着凹部７４の下部に連続する態様で他方の可動部５１に向けて突出するカップ当接部７５とが設けられている。

またこれらのキャップ当接部７３、キャップ装着凹部７４及びカップ当接部７５の平面形状は、キャップＡ及びカップＵの側面の曲率と略同じ曲率を有する円弧状に形成されている。そして、キャップ装着凹部７４内の上面が、後述するようにキャップＡを上方から押圧するためのキャップ押圧部７４ａとして機能する。

尚、以上のように構成されたキャップ装着装置２には、上述した閉センサ６５Ａ及び半開・開センサ６５Ｂ以外にも、キャップ供給押圧ユニット２１を所定の高さに停止させるための高さセンサ６が設けられている。

高さセンサ６は、キャップ供給押圧ユニット２１に設けられたシャッタ４２（一対の可動部５１）の高さ位置を検出するものである。より詳細には、高さセンサ６は、キャップ供給押圧ユニット２１（シャッタ４２）が上限位置であるキャップ受取高さ位置Ｈ１に配置されたことを検知した場合、シャッタ４２が下限位置であるキャップ載置高さ位置Ｈ２に配置されたことを検知した場合、シャッタ４２がキャップ受取高さ位置Ｈ１とキャップ載置高さ位置Ｈ２との間のキャップ装着高さ位置Ｈ３に配置されたことを検知した場合に、その旨を制御部５に送出するものである。

また高さセンサ６以外に、キャップＡが、シャッタ４２上に落下したか否かを検出するための落下センサ（図示せず）が設けられている。

次に、キャップ装着装置２によるキャップＡの装着動作を順に説明する。図２０は、待機状態のキャップ供給押圧ユニット２１を示している。この待機状態では、キャップ供給押圧ユニット２１が、その上限の高さであるキャップ受取高さ位置Ｈ１に位置し、両可動部５１が閉鎖位置に位置している。具体的には、両可動部５１は、キャップ載置部７２が、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａの内側に臨むとともに互いに当接し、これにより、両可動部５１で構成されたシャッタ４２が完全に閉鎖している。またこの場合、両位置規制板４８はガイド孔４４ａの外側に位置している。

この待機状態において、上方のキャップ供給機３ｂによって最下位のキャップＡが切り離されると、そのキャップＡは、キャップガイド板４４のガイド孔４４ａを介して、シャッタ４２上に落下し、図２１に示すように、両可動部５１のキャップ載置部７２に跨った状態で載置される。

次いで、キャップＡがシャッタ４２上に落下したことが落下センサにより検出されると、両可動部５１が、キャップＡを載置したまま、互いに離れるように水平に移動する。そして、図２２～図２４に示すように、第２被検出片５９ｄが半開・開センサ６５Ｂによって検出されたときに、両可動部５１が第１半開位置に停止する。

この第１半開位置では、両可動部５１の心合わせ装着部７０間の距離、すなわちカップ当接部７５間の距離及びキャップ当接部７３間の距離がいずれも、カップＵの上面開口１５の外径よりも大きくなるが、キャップ載置部７２間の離間距離がキャップＡの外径よりも小さく、キャップ載置部７２にてキャップＡの縁部の一部を載置する。これにより、キャップＡは、両可動部５１に跨って載置されている。

両可動部５１の閉鎖位置から第１半開位置への移動に連動して、係合ピン５１ａが第１ガイド部４８２ａを摺動することにより両位置規制板４８が回動する。より詳細には、一対の位置規制板４８は、一対の可動部５１の相互間の上方領域５１Ｈに進出移動する態様で回動し、先端凹部４８１の開口縁部によって、キャップＡの側面を両側から押圧しながら、キャップＡをその中心がキャップガイド板４４のガイド孔４４ａの中心、すなわち両可動部５１の中心に合致するよう心合わせした状態で保持する。

そして、キャップ供給押圧ユニット２１は、キャップ受取高さ位置Ｈ１から下降し、図２５及び図２６に示すように、両可動部５１のキャップ載置部７２がカップＵの上端に近接すると、両可動部５１が、互いに離れるように水平に移動する。そして、図２７及び図２８に示すように、第３被検出片５９ｃが半開・開センサ６５Ｂによって検出されたときに、両可動部５１が第２半開位置に停止する。

この第２半開位置では、両可動部５１の心合わせ装着部７０間の距離、キャップ載置部７２間の離間距離がキャップＡの外径よりも大きくなる。一方、両可動部５１の第１半開位置から第２半開位置への移動に連動して、係合ピン５１ａが第２ガイド部４８２ｂを摺動するが、第２ガイド部４８２ｂは、前後方向に沿って延在していることから、両位置規制板４８が上方領域５１Ｈに進出移動する態様で回動した状態を維持する。そのため、両位置規制板４８は、先端凹部４８１の開口縁部によって、キャップＡの側面を両側から押圧しながら、キャップＡをその中心がキャップガイド板４４のガイド孔４４ａの中心、すなわち両可動部５１の中心に合致するよう心合わせした状態で保持する。これにより、キャップＡがガイド孔４４ａの真下のカップＵに心合わせされる。

その後、キャップ供給押圧ユニット２１が、図２９に示すように、下限位置であるキャップ載置高さ位置Ｈ２に配置されたことが高さセンサ６により検知された場合、下方への移動を停止する。かかるキャップ載置高さ位置Ｈ２においては、両位置規制板４８により保持されるキャップＡがカップＵに載置される。

そして、第２半開位置の両可動部５１は、互いに更に離れるように移動する。図３０及び図３１に示すように、第４被検出片５９ｂが半開・開センサ６５Ｂによって検出されたときに、両可動部５１が開放位置に停止する。

両可動部５１の第２半開位置から開放位置への移動に連動して、係合ピン５１ａが第３ガイド部４８２ｃを摺動する。第３ガイド部４８２ｃは、位置規制板４８の基端部に向かうにしたがってシャッタ４２の摺動領域４２Ａに近接する態様で延在していることから、両位置規制板４８は、上方領域５１Ｈから退行移動する態様で回動し、ガイド孔４４ａの外側に配置される。これにより、図３２に示すように、両可動部５１に保持されていたキャップＡが両位置規制板４８から離れてカップＵ上に載置される。

その後、キャップ供給押圧ユニット２１は、図３３に示すように、両可動部５１を開放位置に保ったまま、キャップ装着高さ位置Ｈ３に上昇して停止する。具体的には、両可動部５１のキャップ載置部７２がキャップＡの上端よりも高く、かつキャップ当接部７３がキャップＡの上端を超えない高さに、キャップ供給押圧ユニット２１が停止する。

次いで、開放位置の両可動部５１は、閉鎖位置に向かって互いに接近するように移動する。このような両可動部５１の閉鎖位置への移動により、図３４に示すように、各可動部５１のキャップ当接部７３及びカップ当接部７５がそれぞれ、キャップＡのキャップ環状部１２の側面及びカップＵの上端部の側面に当接する。これにより、キャップＡの中心とカップＵの上面開口１５の中心が合致するよう、キャップＡとカップＵが心合わせされる。尚、この場合、両位置規制板４８は、上方領域５１Ｈから退行移動する態様で回動し、ガイド孔４４ａの外側に配置される。

以上のように、キャップＡ及びカップＵを心合わせした後、昇降機構２２の両昇降用駆動軸３２が所定方向に回転することで、キャップ供給押圧ユニット２１が下降する。図３５は、両可動部５１の各キャップ装着凹部７４の上面、すなわちキャップ押圧部７４ａが、キャップＡのキャップ嵌合部１３に上方から当接した直後の状態を示している。この状態から、両昇降用駆動軸３２が更に回転すると、図３６に示すように、各昇降用駆動軸３２に螺合するナット部４５が下降し、両ナット部４５とキャップ供給押圧ユニット２１のユニットケース４１の底板部４１ｂとの間に挟持されたコイルばね４６により、両可動部５１が下方に付勢される。これにより、キャップＡのキャップ嵌合部１３には、両可動部５１のキャップ押圧部７４ａを介して、所定の荷重（例えば８～１０ｋｇ）が上方から作用し、それにより、キャップＡがカップＵの上面開口１５にスナップ嵌めで装着される。尚、以上のように、キャップＡがカップＵに装着された後、両可動部５１は、互いに半開位置まで離れ、その後、キャップ供給押圧ユニット２１が、キャップ受取高さ位置Ｈ１まで上昇する。そして、キャップ供給押圧ユニット２１は、次回のキャップＡの装着に備えて、図２０に示す待機状態に戻る。

以上説明したように、本発明の実施の形態であるキャップ装着装置２によれば、一対の可動部５１を、互いに近接してキャップＡを載置する閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きくキャップＡの縁部の一部を載置する第１半開位置と、この第１半開位置よりも互いの間隔が大きく互いの間からキャップＡを落下させることが可能な第２半開位置と、この第２半開位置よりも互いの間隔が大きい開放位置との間で、水平方向に沿って互いに近接離反する態様で移動させる駆動機構４３と、それぞれが対応する可動部５１に設けられ、かつ一対の可動部５１の水平方向に沿った移動に連動して該一対の可動部５１の相互間の上方領域５１Ｈに進退移動する一対の位置規制板４８とを備え、一対の位置規制板４８が、一対の可動部５１が閉鎖位置及び開放位置に配置される場合には、上方領域５１Ｈから退行移動した状態で互いの離間距離がキャップＡの外径よりも大きくなり、一対の可動部５１が第１半開位置及び第２半開位置に配置される場合には、上方領域５１Ｈに進出移動した状態でキャップＡの側面を押圧し、該キャップＡをカップＵに心合わせした状態で保持し、駆動機構４３が、昇降機構２２により一対の可動部５１がキャップ載置高さ位置Ｈ２まで下降するまでに該一対の可動部５１を閉鎖位置から第２半開位置まで移動させ、キャップ載置高さ位置Ｈ２にてカップＵにキャップＡが載置された場合に、一対の可動部５１を第２半開位置から開放位置まで移動させるので、キャップＡを姿勢変化等させることなく所望の姿勢でカップＵに載置させることができ、カップＵにキャップＡを良好に装着することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、両可動部５１の移動に連動して回動する一対の位置規制板４８を用いたが、本発明の位置規制部材は、両可動部の移動に連動して、可動部の相互間の上方領域に進退移動するものであればよく、必ずしも回動しなくてもよい。

１…カップ式自動販売機、２…キャップ装着装置、４…カップ受台、５…制御部、６…高さセンサ、２１…キャップ供給押圧ユニット、２２…昇降機構、４１…ユニットケース、４２…シャッタ、４３…駆動機構、４４…キャップガイド板、４５…ナット部、４５ａ…フランジ部、４６…コイルばね、４７…ガイドシャフト、４８…位置規制板、４８１…先端凹部、４８２…ガイド溝、５１…可動部、５１ａ…係合ピン、５１Ｈ…上方領域、５９…被検出板、６５Ａ，６５Ｂ…センサ、７０…心合わせ装着部、７１…対向部、７２…キャップ載置部、７３…キャップ当接部、７４…キャップ装着凹部、７５…カップ当接部、Ａ…キャップ、Ｈ１…キャップ受取高さ位置、Ｈ２…キャップ載置高さ位置、Ｈ３…キャップ装着高さ位置、Ｕ…カップ。

Claims

互いに対向するよう配置され、かつ水平方向に沿って互いに近接離隔する態様で移動可能な一対の可動部と、
飲料が入れられた状態で搬送されたカップに対し、前記一対の可動部を近接離反する態様で昇降させる昇降機構と
を備え、前記カップの上面開口を閉塞する態様でキャップを装着するキャップ装着装置であって、
前記一対の可動部を、互いに近接してキャップを載置する閉鎖位置と、この閉鎖位置よりも互いの間隔が大きく前記キャップの縁部の一部を載置する第１半開位置と、この第１半開位置よりも互いの間隔が大きく互いの間から前記キャップを落下させることが可能な第２半開位置と、この第２半開位置よりも互いの間隔が大きい開放位置との間で、水平方向に沿って互いに近接離反する態様で移動させる駆動機構と、
それぞれが対応する可動部に設けられ、かつ前記一対の可動部の水平方向に沿った移動に連動して該一対の可動部の相互間の上方領域に進退移動する一対の位置規制部材と
を備え、
前記一対の位置規制部材は、前記一対の可動部が前記閉鎖位置及び前記開放位置に配置される場合には、前記上方領域から退行移動した状態で互いの離間距離が前記キャップの外径よりも大きくなり、前記一対の可動部が前記第１半開位置及び前記第２半開位置に配置される場合には、前記上方領域に進出移動した状態で前記キャップの側面を押圧し、該キャップを前記カップに心合わせした状態で保持し、
前記駆動機構は、前記昇降機構により前記一対の可動部がキャップ載置高さ位置まで下降するまでに該一対の可動部を前記閉鎖位置から前記第２半開位置まで移動させ、前記キャップ載置高さ位置にて前記カップに前記キャップが載置された場合に、前記一対の可動部を前記第２半開位置から前記開放位置まで移動させることを特徴とするキャップ装着装置。
前記一対の位置規制部材は、前記一対の可動部の中心に対して互いに点対称となる態様でそれぞれの基端部が鉛直軸線を中心として回動自在に軸支されており、該基端部には、対応する可動部に形成された係合凸部が進入するとともに前記進退移動する際に該係合凸部を摺動自在に案内する案内溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のキャップ装着装置。