JP7417048B2 - 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し、より詳しくは、外径の異なる２種類のキャップを兼用することが可能なキャッピングヘッドに関する。

従来、外径の異なる２種類のキャップを容器に巻き締めるキャッピングヘッドとして、特許文献１に開示されたものが知られている。このキャッピングヘッドは、キャップの外周面を把持するための複数のチャック部材が取付け部材に揺動可能に取付けられ、また取付け部材には、切換え部材がキャップの軸心周りに回転可能に取付けられており、各チャック部材に設けられた棒状部材が切換え部材に形成された第１または第２係合部に係合するように構成されている。切換え部材の棒状部材が第１係合部に係合する第１位置では、チャック部材は小径のキャップを巻き締めることができ、切換え部材の棒状部材が第２係合部に係合する第２位置では、チャック部材は大径のキャップを巻き締めることができる。

特開２０１８－７９９４８号公報

特許文献１では、チャック部材をキャップの外周面に向けて付勢するため、チャック部材に設けられた棒状部材と、切換え部材に設けられたピンとがスプリングにより連結される。すなわちスプリングの両端は棒状部材とピンに係合しており、チャック部材の揺動動作に伴い、棒状部材およびピンに対して摺動し、このため摩耗紛が発生したり、摩耗によりスプリングが破損するおそれがある。
そこで、付勢手段としてスプリングに代えて磁石を用いることも考えられるが、特許文献１では、切換え手段を第１位置と第２位置とに回転させることによってチャック部材を揺動させて第１キャップと第２キャップに対応させる構成であり、この構成において、第１位置で磁石の磁極が異なるように対向して配置した場合、第２位置においては磁極の向きが第１位置と異なってしまう。
磁極の向きがずれると強い磁力を得ることができないので、所定の磁力を得るためにより強い磁力を発生する大きな磁石が必要となり、コスト高となるとともにキャッピングヘッドが重くなり、その分慣性力が大きくなってキャッピングヘッドを回転・停止させるのに大きな力が必要となるといった問題がある。

本発明は、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ができ、かつ付勢手段として磁石を用いることにより、作動時に摩耗紛が生じることがなく、耐久性に優れ、しかも磁石を小型化することが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、キャップを囲繞するようにして配置され、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当接部とを有する複数のチャック部材と、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、前記軸心周りに回転可能な状態で取付け部材に取付けられた切換え部材と、切換え部材を、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、切換え部材の前記軸心周りの回転を規制する回転規制手段と、チャック部材に設けられた第１筒状部内に収容され、前記軸心方向に沿って延びる回転軸周りに自転可能な第１磁石と、切換え部材に設けられた第２筒状部内に収容され、前記軸心方向に沿って延びる回転軸周りに自転可能な第２磁石とを備え、切換え部材が第１位置または第２位置に定められた状態において、第１磁石と第２磁石の側面は相互に異なる磁極が対向して、チャック部材は第１当接部または第２当接部が第１または第２キャップの外周面に当接するように付勢されることを特徴としている。

第１および第２磁石は例えば、回転軸を中心軸とする円柱状を有する。

本発明によれば、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ができ、かつ付勢手段として磁石を用いることにより、作動時に摩耗紛が生じることがなく、耐久性に優れ、しかも磁石を小型化することが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。 本発明の一実施形態のキャッピングヘッドを示し、（ａ）は図３（ａ）のＡ－Ｐ－Ｏ－Ａ線に沿う矢視断面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のＣ－Ｃ線に沿う矢視断面図である。 図２（ａ）のＥ－Ｅ線に沿う矢視図であり、（ａ）はチャック部材が第２のキャップを把持する第２モードを示し、（ｂ）はチャック部材が第１のキャップを把持する第１モードを示す。 図２（ａ）のＢ－Ｂ線に沿う矢視図であり、（ａ）は第２モードを示し、（ｂ）は第１モードを示す。 図２（ａ）のＦ－Ｆ線に沿う矢視図であり、（ａ）は第２モードを示し、（ｂ）は第１モードを示す。 図２（ａ）のＦ－Ｆ線に沿う矢視図であり、（ａ）は第２モードにおいてチャック部材が第２のキャップを把持した状態を示し、（ｂ）は第１モードにおいてチャック部材が第１のキャップを把持した状態を示す。

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の概略構成を示している。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。

図示しないフィラにより内容物を充填された容器は、供給コンベヤ１５によって搬送され、インフィードスクリュ１６によって所定の間隔に広げられて供給スターホイール１１に受け渡される。供給スターホイール１１は時計方向に回転して容器をキャッパスターホイール１２に受け渡す。キャップスターホイール１２は反時計方向に回転し、キャップディスク１３から供給されたキャップを、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を介して排出コンベヤ１７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、本発明の一実施形態であるキャッピングヘッド２０を示している。図２（ａ）において、符号Ｐ１は相対的に小さな直径を有する第１のキャップ、符号Ｐ２は相対的に大きな直径を有する第２のキャップを示し、また符号ＬはキャップＰ１（またはＰ２）の軸心を示す。すなわち図２（ａ）の右半分は第１のキャップＰ１を容器の口部に装着する第１モードを示し、左半分は第２のキャップＰ２を容器の口部に装着する第２モードを示している。

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（ａ）、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（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部３１と、本体部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がボルト６４により固定される。揺動軸３３はキャップの軸心Ｌの方向に沿って延び、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が揺動軸３３を中心として揺動可能に支持される。本実施形態では、チャック部材３４は４つ設けられ、キャップＰ１（またはＰ２）を囲繞するように配置される。

各チャック部材３４の揺動端の上面には、キャップＰ１（またはＰ２）の軸心Ｌに平行に延びる第１筒状部６１が設けられる。第１筒状部６１内には、円柱状を有する第１磁石７１が収容され、第１磁石７１は軸心Ｌの方向に沿って延びる回転軸の周りに自転可能である。

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の外周面には、切換え部材４０が軸心Ｌの周りに回転可能に取付けられる。切換え部材４０は円板状の本体部４１と、本体部４１の中心から上方に延びる管状部４２とを有する。本体部４１と管状部４２の接続部分には、本体部４１の外径と管状部４２の外径との中間の外径を有する支持孔４３が形成される。支持孔４３には、取付け部材３０の本体部３１に形成されたフランジ部６３が嵌合する。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であり、また支持孔４３の軸方向長さの範囲において軸心Ｌに沿って昇降可能である。

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。

図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、ボルト６４は支持板部３２から上方へ突出し、その突出部分は切換え部材４０の本体部４１の下側空間４４内に位置する。したがって切換え部材４０は、ボルト６４に干渉することなく回転可能である。一方、チャック部材３４の第１筒状部６１は、切換え部材４０に形成された開口４５を通って、切換え部材４０の本体部４１よりも上方へ突出する。開口４５は、切換え部材４０が後述する可動範囲内において第１筒状部６１に干渉することなく移動でき、かつチャック部材３４がキャップＰ１（またはＰ２）を把持するために揺動軸３３の周りに揺動できるような形状を有する。

切換え部材４０には、キャップの軸心Ｌに平行に延びる第２筒状部６２が設けられる。第２筒状部６２は、切換え部材４０の管状部４２を径方向外方に膨出させて形成され、常に第１筒状部６１の近傍に位置するように定められる。すなわち、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であり、その可動範囲は約３０°であるが、切換え部材４０がどの回転角度位置にあっても第２筒状部６２は第１筒状部６１に近接している。第２筒状部６２内には、円柱状を有する第２磁石７２が収容され、第２磁石７２は軸心Ｌの方向に沿って延びる回転軸の周りに自転可能である。

４つのチャック部材３４のうちの１つのチャック部材３４において、ボルト６４の軸部には位置決めピン３８が設けられる。位置決めピン３８は、切換え部材４０の本体部４１に穿設された第１および第２の位置決め孔４６、４７の一方に選択的に係合可能である。水平面内において、軸心Ｌを中心として第１および第２の位置決め孔４６、４７の成す角は約３０°である。位置決めピン３８と第１および第２の位置決め孔４６、４７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の位置決め孔４６、４７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。

開口４５は、切換え部材４０の本体部４１において、相対的に中心側に位置する第１係合部５１と、相対的に外側に位置する第２係合部５２とを有する。後述するように第１モードでは、第１筒状部６１は第１係合部５１に近接し、各チャック部材３４の揺動端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。これに対して第２モードでは、第１筒状部６１は第２係合部５２に近接し、各チャック部材３４の揺動端は相対的に外側に位置して、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。

第１の位置決め孔４６が位置決めピン３８に係合されているときの切換え部材４０の取付け部材３０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、第２の位置決め孔４７が位置決めピン３８に係合されているときの切換え部材４０の取付け部材３０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。

上述したように、第１磁石７１は第１筒状部６１内において、その回転軸の周りに自転可能であり、また第２磁石７２は第２筒状部６２内において、その回転軸の周りに自転可能である。したがって切換え部材４０が第１位置と第２位置のいずれに定められていても、第１磁石７１と第２磁石７２は相互に異なる磁極が対向して、吸着力が作用する。したがって切換え部材４０が第１位置または第２位置に定められた状態において、チャック部材３４は第１当接部３４ａまたは第２当接部３４ｂが第１または第２キャップＰ１（またはＰ２）の外周面に当接するように付勢される。なお図３において、第１および第２磁石７１、７２のＮ極には斜線を付している。

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とき、作業員は切換え部材４０を持ち上げて第１または第２位置決め孔４６、４７を位置決めピン３８から解放する。そして切換え部材４０を本体部３１の回りに回転させ、第１または第２位置決め孔４６、４７を位置決めピン３８に係合させる。このときチャック部材３４は、第１磁石７１が第２磁石７２に吸引されるので、内側に付勢され、第１位置または第２位置に定められる。

図５（ａ）、（ｂ）と図６（ａ）、（ｂ）を参照して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φ３５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。

第１モードでは、図５（ｂ）と図６（ｂ）に示すように、切換え部材４０は第１の位置決め孔４６が位置決めピン３８に係合するように第１位置に固定される。これにより開口４５内において、第１磁石７１を収容する第１筒状部６１が第１係合部５１側に係合し、第１磁石７１と第２磁石７２が吸引しあい、チャック部材３４は相対的に内側に位置することとなる。この状態では、第１当接部３４ａが第１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５（ａ）と図６（ａ）に示すように、切換え部材４０は第２の位置決め孔４７が位置決めピン３８に係合するように第２位置に固定される。これにより開口４５内において、第１磁石７１を収容する第１筒状部６１が第２係合部５２側に係合し、第１磁石７１と第２磁石７２が吸引しあい、チャック部材３４は相対的に外側に位置することとなる。この状態では、第２当接部３４ｂが第２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。

以上のように本実施形態によれば、チャック部材３４を第１または第２キャップＰ１、Ｐ２側に付勢する手段として第１磁石７１と第２磁石７２を用いているので、作動時に摩耗紛が生じることがなく、キャッピングヘッドの耐久性が向上する。また、第１磁石７１と第２磁石７２をそれぞれ自転可能に取り付けることにより、切換え部材４０を第１または第２位置に固定した状態において、第１磁石７１と第２磁石７２は位置が異なっても常に異なる磁極が対向することになり、一定の磁力でチャック部材３４を第１または第２キャップＰ１、Ｐ２側に引きつけて付勢させることができる。このようにチャック部材３４をキャップ側に付勢する磁石の機構において、磁石を必要以上に大型化することがないので、キャッピングヘッドの重量や自転に伴う慣性力を抑えることができる。

また、切換え部材４０を第１および第２位置の間で切換えるための操作は、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の位置決め孔４６、４７を位置決めピン３８に係合させるだけでよく、極めて簡単である。

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。

なお上記実施形態では、第１および第２磁石７１、７２は円柱形状を有しているが、例えば四角柱形状など、円柱以外の形状であってもよい。また第１および第２磁石７１、７２はそれぞれ第１および第２筒状部６１、６２内に収容されているが、磁石７１、７２を直接チャック部材３４または切換え部材４０に取付けてもよい。

２０ キャッピングヘッド
３０ 取付け部材
３３ 揺動軸
３４ チャック部材
３４ａ 第１当接部
３４ｂ 第２当接部
３８ 位置決めピン
４０ 切換え部材
４６ 第１の位置決め孔
４７ 第２の位置決め孔
７１ 第１磁石
７２ 第２磁石
Ｌ 軸心
Ｐ１、Ｐ２ キャップ

Claims (2)

1. キャップを囲繞するようにして配置され、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当接部とを有する複数のチャック部材と、
   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、
   取付け部材に、前記軸心周りに回転可能に取付けられた切換え部材と、
   前記切換え部材を、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、前記切換え部材の前記軸心周りの回転を規制する回転規制手段と、
   前記チャック部材に設けられた第１筒状部内に収容され、前記軸心方向に沿って延びる回転軸周りに自転可能な第１磁石と、
   前記切換え部材に設けられた第２筒状部内に収容され、前記軸心方向に沿って延びる回転軸周りに自転可能な第２磁石とを備え、
   前記切換え部材が前記第１位置または第２位置に定められた状態において、前記第１磁石と第２磁石の側面は相互に異なる磁極が対向して、前記チャック部材は前記第１当接部または第２当接部が前記第１または第２キャップの外周面に当接するように付勢される
   ことを特徴とするキャッピングヘッド。
2. 前記第１および第２磁石が前記回転軸を中心軸とする円柱状を有す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。

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