JP7428879B2

JP7428879B2 - キャッピングヘッド

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Publication number: JP7428879B2
Application number: JP2020002450A
Authority: JP
Inventors: 康弘橋本
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2024-02-07
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: JP2021109680A

Description

本発明は打栓式のキャッパに用いられるキャッピングヘッドに関し、特に１８Ｌの角型缶、いわゆる一斗缶の口部にキャップを打栓するのに好適なキャッピングヘッドに関する。

従来、この種のキャッピングヘッドとして、昇降手段によって昇降されるケーシングと、該ケーシングに設けられてキャップを保持するキャップ保持部材とを備え、上記昇降手段によってケーシングを降下させてキャップ保持部材の下端部に保持したキャップを容器の口部に打栓するようにしたものが知られている（特許文献１）。
容器の口部が真上を向いている場合には、上記キャッピングヘッドを降下させることによりキャップ保持部材に保持したキャップを容器の口部に打栓することができるが、例えば一斗缶の場合にはその天面中央部が下方に凹んで口部が水平面に対して傾いてしまうことがあり、このような場合には口部の上方に位置する側にはキャップが係合しても、下方に位置する側にはキャップが係合しないため、いわゆるベレーキャップと称する打栓不良が生じることがある。
このため従来、上記キャッピングヘッド全体を揺動可能に設け、打栓時にキャッピングヘッド全体が口部の傾斜に合わせて傾斜することができるようにして、より確実にキャップを口部に打栓できるようにしたキャッピングヘッドが提案されている（特許文献２）。

特開２００６－８２８２０号公報特開平１１－０１１５８３号公報

上記特許文献２のキャッピングヘッドにおいては、保持したキャップを容器口部の傾斜に合わせて傾斜させる際に、キャッピングヘッド全体を揺動させているためにキャップ全体が口部に対して相対的に大きく揺動されるようになり、キャップの傾斜を口部の傾斜に合わせた際にキャップの軸心が口部の軸心から相対的に大きく移動されて打栓が困難になる危険性があった。
本発明はそのような事情に鑑み、打栓時にキャップの傾斜を口部の傾斜に合わせた際に、キャップの軸心が口部の軸心から大きく移動されることがないようにして、より確実に打栓を実行することができるキャッピングヘッド提供するものである。

請求項１の発明は、昇降手段によって昇降されるケーシングと、該ケーシングに設けられてキャップを保持するキャップ保持部材とを備え、上記昇降手段によってケーシングを降下させてキャップ保持部材の下端部に保持したキャップを容器の口部に打栓するようにしたキャッピングヘッドにおいて、
上記キャッピングヘッドは、回転手段によって回転される駆動軸に取り付けられており、
上記ケーシング内にプッシャ部材を昇降自在に設けるとともに、上記キャップ保持部材を上記ケーシングに対して揺動可能に設け、上記プッシャ部材を付勢する付勢手段を設けて該プッシャ部材をキャップ保持部材に弾接させ、さらに該キャップ保持部材とプッシャ部材との当接面を相互に係合する球面に形成して、上記キャップ保持部材の球面を上記プッシャ部材の球面に沿って摺動させることにより所定位置を揺動中心として該キャップ保持部材を上記ケーシングに対して揺動させるように構成されており、
また、上記キャップ保持部材が上記ケーシングに対して回転するのを阻止する回り止め部材を設け、
さらに、上記昇降手段と回転手段の作動を制御する制御手段を備え、該制御手段は、上記昇降手段を介してキャッピングヘッドを回転が停止した状態で降下させ、上記キャップが上記口部に当接すると上記キャッピングヘッドの下降を停止させ、その後、上記回転手段を起動して上記キャッピングヘッドを所定角度だけ回転させることを特徴とするものである。
そして上記球面を所要の曲率半径に設定することにより、容易に請求項２で示すように上記揺動中心をキャップ保持部材の下端部に、すなわち該下端部で保持したキャップの中心部近傍位置に設定することができ、あるいは請求項３で示すようにキャップ保持部材の上端部と下端部との間に設定することができる。

請求項１の発明によれば、容器の口部が傾斜していた場合、キャップ保持部材の降下に伴ってその下端部で保持していたキャップの一部は、傾斜した口部の上方部分に当接することになる。そして引き続きキャップ保持部材が降下されると、キャップ保持部材のキャップ当接側が他側に対して押し上げられるので、該キャップ保持部材は上記球面に倣ってプッシャ部材およびケーシングに対し揺動して傾斜されるようになる。
この際のキャップ保持部材の揺動中心は、上記球面の曲率半径によって定められることになり、したがって例えば請求項２で示す場合にはキャップ保持部材の下端部であるキャップを中心として揺動されるので、キャップは口部の傾斜に沿って揺動されて口部に打栓されるようになる。
このように請求項１の発明によれば、キャップの軸心を口部の軸心から大きくずらすことなく容器の傾斜に沿って揺動させることが可能となるので、従来に比較してより確実にキャップを傾斜した口部に打栓することが可能となる。
また必要に応じてキャップ保持部材の揺動中心を変更する際には、必要な曲率半径の球面を有するプッシャ部材とキャップ保持部材との組に交換すればよく、簡単にその変更作業を実行することができる。

本発明の一実施例を示す打栓式キャッパ１の正面図キャップと口部の種類を示す断面図図１のキャッピングヘッド３の要部の断面図図３と異なる状態を示す断面図

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、打栓式キャッパ１は昇降フレーム２に吊下されたキャッピングヘッド３を備えており、キャッピングヘッド３の下端部に保持したキャップ４を一斗缶などの容器５の口部６にキャッピングすることができるようになっている。
上記昇降フレーム２はボールねじ等の昇降手段７によって昇降されるようになっており、昇降手段７を構成するねじ軸７ａをサーボモータ８によって正逆に回転させることにより、昇降フレーム２を介してキャッピングヘッド３を昇降させることができるようになっている。
上記キャッピングヘッド３はその上端部に回転駆動手段としてのロータリーアクチュエータ１１を備えており、該ロータリーアクチュエータ１１が上記昇降フレーム２に固定されている。
上記ロータリーアクチュエータ１１によって回転される駆動軸１２にキャッピングヘッド３を構成するチャック部３Ａが昇降可能に取り付けられており、該チャック部３Ａはコイルばね等の付勢手段１３によって駆動軸１２の下降端位置に保持されている。
上記サーボモータ８とロータリーアクチュエータ１１はそれぞれ制御手段１４によって回転が制御されるようになっている。

上記容器５が一斗缶であり、その天面５ａが水平面内に位置してその口部６が真上を向いている場合には、上記キャッピングヘッド３を降下させることによってキャップ４を口部６にキャッピングすることができる。
他方、天面５ａの中央部が図１の想像線で示すように凹面となっている場合には、口部６が傾くのでキャップ４を確実に口部６にキャッピングすることが困難となる。
また、天面５ａの中央部が凸面となっている場合もあるが、この場合も口部６が傾くのでキャップ４を確実に口部６にキャッピングすることが困難となる。

図２（ａ）～（ｃ）はそれぞれ口部６の形状とそれに適合したキャップ４との種類を示したもので、いずれも容器５の天面５ａが平面となっていて、したがって口部６が真上を向いた状態におけるキャッピング状況を示したものである。
図２（ａ）で示すキャップ４Ａは蓋部４ａとその外周の環状の係合部４ｂとを備えており、蓋部４ａの外周にガイド用のテーパ部４ｃが形成されている。また口部６Ａは円筒状に形成されており、円筒状の内周面上端部にガイド用のテーパ部６ａが形成されている。
上記キャップ４Ａは、その蓋部４ａが口部６Ａの内側に挿入されるとともに、環状の係合部４ｂ内に口部６Ａの上端部が挿入されてキャッピングされるようになっており、上記キャップ４Ａと口部６Ａとの少なくともいずれか一方にテーパ部４ｃ、６ａが形成されている場合には、口部６Ａに対してキャップ４Ａが正確にセンタリングされていなくても、上記テーパ部６ａ、４ｃがガイドとなって調心機能を果たすので、キャップ４Ａを口部６Ａにキャッピングすることが可能となる。

図２（ｂ）で示すキャップ４Ｂは蓋部４ｄとその外周の環状の係合部４ｅとを備えており、また口部６Ｂは円筒状に形成されてその外周上端部に直径方向外方に向かって突出する断面円弧状の係合部６ｂが形成されている。
上記キャップ４Ｂは、その蓋部４ｄが口部６Ｂに被せられるとともに、蓋部４ｄの係合部４ｅと口部６Ｂの係合部６ｂとが係合されてキャッピングされるようになっている。この場合、口部６Ｂの係合部６ｂは断面円弧状に形成されているので、口部６Ｂに対してキャップ４Ｂが正確にセンタリングされていなくても、上記口部６Ｂの係合部６ｂがガイドとなって調心機能を果たすので、キャップ４Ｂを口部６Ｂにキャッピングすることが可能となる。

図２（ｃ）で示すキャップ４Ｃと口部６Ｃは、図２（ａ）で示したキャップ４Ａと口部６Ａとに類似しており、それらキャップ４Ａと口部６Ａとから上記ガイド用のテーパ部４ｃ、６ａが省略された構成となっている。
このようにキャップ４Ｃと口部６Ｃとの両方にテーパ部が形成されていない場合には、口部６Ｃに対してキャップ４Ｃが正確にセンタリングされていないと正常にキャッピングすることができず、キャップ４Ｃが口部６Ｃに対して斜めにキャッピングされるベレーキャップと称される不良キャップが生じ易くなる。
また図１の想像線で示したように天面５ａが凹面または凸面となって口部６が傾いた場合には、図２（ａ）、（ｂ）の場合のように調心機能を有する場合であっても、キャップ４を確実に口部６にキャッピングできなくなる危険性が高まる。

本実施例においては、上記天面５ａが下方に凹面または凸面となって口部６が傾斜した場合であっても、従来に比較してより確実にキャッピングを行うことができるキャッピングヘッド３を提供するものである。
図３は上記キャッピングヘッド３を構成するチャック部３Ａの断面図で、該チャック部３Ａは下方が開放された円筒状のケーシング２１を備えている。
上記ケーシング２１内には上方に円筒状のプッシャ部材２２が上下動自在に設けられ、下方に円筒状のキャップ保持部材２３が揺動可能に設けられている。
上記キャップ保持部材２３の上端部には環状部材２４が固定されており、その下部外周に下方が窄まったテーパ面２４ａが形成されている。また上記ケーシング２１の下端部にも環状部材２５が図示しないネジなどによって固定されており、その内周面上部に上方が拡開したテーパ面２５ａが形成されている。

上記キャップ保持部材２３に設けたテーパ面２４ａはケーシング２１に設けたテーパ面２５ａに着座されており、通常は両テーパ面２４ａ、２５ａにより円筒状のキャップ保持部材２３の軸線がケーシング２１の軸線上に位置するように調心されている。しかしながら、後に詳述するように、キャップ保持部材２３のテーパ面２４ａの一部がケーシング２１のテーパ面２５ａから離隔することにより、キャップ保持部材２３はケーシング２１に対して揺動することができるようになっている（図４参照）。
上記キャップ保持部材２３には回り止めピン２７を取り付けてあり、該回り止めピン２７を環状部材２５の一部を切り欠いて形成した係合溝２５ｂに係合させ、キャップ保持部材２３がケーシング２１に対して回転するのを阻止するようになっている。
上記回り止めピン２７は、キャップ保持部材２３がケーシング２１に対して回転するのを阻止するが、キャップ保持部材２３がケーシング２１に対して傾くことは阻止することがないように配慮してある。

上記プッシャ部材２２とケーシング２１との間にコイルばね等の付勢手段２９が設けられ、該付勢手段２９はプッシャ部材２２の下端面をキャップ保持部材２３の上端面に弾接させている。これにより上記キャップ保持部材２３のテーパ面２４ａはケーシング２１のテーパ面２５ａに弾接され、上述したように通常は両テーパ面２４ａ、２５ａによりキャップ保持部材２３の軸線とケーシング２１の軸線とが一致するように保持されている。
上記プッシャ部材２２の下端面には上方に窪んだ球面２２ａを形成してあり、またキャップ保持部材２３の上端面には上方に突出した球面２３ａを形成してある。両球面２２ａ、２３ａの曲率は同一に設定してあり、それによって上記キャップ保持部材２３がケーシング２１に対して傾いた際には、両球面２２ａ、２３ａは相互に接触した状態を保ったまま摺動するようになっている。そして両球面２２ａ、２３ａの曲率に応じて、キャップ保持部材２３の揺動中心Ｏを規定することができるようになっている。
図３に示す実施例では揺動中心Ｏはキャップ保持部材２３の下端部に、つまり該キャップ保持部材２３の下端部で保持したキャップ４の中心付近となるように設定してあるが、それよりも上方でキャップ保持部材２３の軸線上中央位置（想像線参照）など、容器５の口部の種類やキャップの種類などに応じて、キャップ保持部材２３の上端部と下端部との間の適宜の位置に設定することができる。

上記キャップ保持部材２３の下端面中央部には円筒状の凹部３１を形成してあり、その内部にキャップ４を吸着保持するための吸盤３２を設けてある。
上記吸盤３２内は導管３３を介して負圧源３４に接続してあり、導管３３に設けた図示しない電磁開閉弁を開閉制御することにより吸盤３２内に負圧を導入してキャップ４を吸着保持させ、又はその吸着を解放させることができるようにしてある。
上記電磁開閉弁は、上記制御手段１４によって開閉制御できるようにしてある。

以上の構成において、昇降フレーム２およびキャッピングヘッド３が上昇端に位置すると、該キャッピングヘッド３にキャップ４が供給されて吸着保持されるようになり、またキャッピングヘッド３の下方に容器５が供給されてその口部６がキャッピングヘッド３の軸線上に位置決めされる。
この状態となると、上記制御手段１４によってサーボモータ８が起動されて昇降フレーム２およびキャッピングヘッド３が降下される。この際には、キャッピングヘッド３の回転は停止されている。上記キャップ４が口部６に当接すると、キャップ保持部材２３およびプッシャ部材２２が付勢手段２９の弾発力に抗してケーシング２１に対して相対的に上昇されるようになる。この状態となるとサーボモータ８の運転が停止されてキャッピングヘッド３の降下が停止され、次に上記ロータリーアクチュエータ１１が起動されて駆動軸１２を介してキャッピングヘッド３が１８０°回転される。これにより以下に述べるようにキャップ４が口部６に確実に係合されるようになる。

上記キャッピングヘッド３が１８０°回転されて停止されると、再びキャッピングヘッド３が降下され、それによりキャップ保持部材２３およびプッシャ部材２２が付勢手段２９の弾発力に抗してケーシング２１に対して上昇されて、プッシャ部材２２の上端面がケーシング２１に当接するようになる。
さらにキャッピングヘッド３が降下されると、上記付勢手段１３を撓ませながらキャップ４が強く口部６に押圧されるので、該付勢手段１３の弾発力によってキャップ４が口部６に打栓される。
このようにしてキャップ４が口部６に打栓されると、上記吸盤３２内への負圧の導入が停止されてキャップ４の吸着保持が解放され、またキャッピングヘッド３は元の上昇端位置に上昇復帰される。

上述した打栓の際、容器５の天面５ａが水平でキャップ４の軸心と口部６の軸心とが一致している場合には、図２（ａ）～（ｃ）で示すいずれのキャップ４であっても円滑に打栓することができ、キャップ保持部材２３はプッシャ部材２２やケーシング２１に対して傾くことがない。
また、図２（ａ）、（ｂ）で示すキャップ４Ａ、４Ｂの場合には、容器５の天面５ａが水平でキャップ４の軸心と口部６の軸心とがずれている場合であっても、上述したようにテーパ部６ａ、４ｃ又は係合部６ｂによる調心作用によりキャップ４Ａ、４Ｂを口部６Ａ、６Ｂに打栓することができる。この際には、キャップ４Ａ、４Ｂはキャップ保持部材２３に対して相対的に僅かにズレながら口部６Ａ、６Ｂに打栓されるようになり、キャップ保持部材２３は基本的にはケーシング２１に対して傾くことがない。

これに対し、図２（ｃ）で示すキャップ４Ｃの場合で、容器５の天面５ａが水平でキャップ４Ｃの軸心と口部６Ｃの軸心とがずれている場合には、次のようにしてキャップ４が口部６に打栓されることになる。すなわち図２（ｃ）の想像線で示す場合には、キャップ４Ｃの軸心が口部６Ｃの軸心よりも右側にズレているので、キャップ４Ｃの右側部が口部６Ｃの右側部に当接することになる。そしてこの状態でキャッピングヘッド３がさらに下降されると、キャップ４Ｃの右側部が左側部よりも相対的に持ち上げられるようになる。
すると、図４に示すように、キャップ４Ｃを保持しているキャップ保持部材２３のテーパ面２４ａの右側部がケーシング２１のテーパ面２５ａの右側部から浮き上がるようにしてキャップ保持部材２３がケーシング２１に対して傾くようになる。上記キャッピングヘッド３の降下は、この状態で停止されるようになっている。
この状態で上記キャッピングヘッド３が１８０°回転されると、回転中にキャップ４Ｃの外周縁の一部が口部６Ｃの内周縁に係合するようになり、さらにその状態で回転が進めばキャップ４Ｃと口部６Ｃとが嵌合するようになる。
したがってこの後、キャッピングヘッド３を再び降下させれば、キャップ４Ｃを口部６Ｃに確実に打栓することができる。

また、容器５の天面５ａの中央部が凹んで口部６が傾いている場合には、図２（ａ）～（ｃ）で示すキャップのいずれの場合であっても、上述と同様な作動が行われる。
すなわち口部６が傾いている場合には、キャッピングヘッド３によって水平に保持されたキャップ４は、その一部が傾いた口部６の高い側に、例えば図４の場合にはキャップ４の右側部が口部６Ｃの右側部に当接することになる。そしてこの状態でキャッピングヘッド３がさらに下降されると、キャップ４Ｃの右側部が左側部よりも相対的に持ち上げられるようになり、キャップ保持部材２３がケーシング２１に対して傾くようになる。
これにより、キャップ保持部材２３に保持されたキャップ４は口部６の傾斜に倣って傾斜することになる。そしてこの状態で、上記キャッピングヘッド３が１８０°回転されると、キャップ４は口部６に嵌合されるようになる。
したがってこの後、キャッピングヘッド３を再び降下させることによって、キャップ４を口部６に打栓することが可能となる。

上記揺動中心Ｏの位置を変更する必要が生じた場合には、図示実施例の場合には、必要な揺動中心Ｏの球面２２ａ、２３ａを有するキャップ保持部材２３とプッシャ部材２２との組をケーシング２１に組み込んだキャッピングヘッド３に交換すれば良く、容易に揺動中心Ｏの位置を変更することができる。

なお、上記実施例においては、上記サーボモータ８を制御することによって上記キャップ４が口部６に当接した位置でキャッピングヘッド３の下降を停止させているが、これに限定されるわけではない。上記キャップ４と口部６との当接を検知するセンサを設けて、該センサにより当接を検出したら下降を停止させるようにしてもよい。
また、キャップ４と口部６とが係合したことを検知するセンサを設けて、該センサによりキャップ４と口部６とが係合したことが検出されたら、１８０°の回転途中であっても回転を停止させるようにしてもよい。
さらにキャッピングヘッド３の回転量は１８０°に限られるものではなく、一例として９０°であってもよい。
またカメラによりキャップ４と口部６との芯ズレ量を検出しておくとともに、芯ズレ量とキャッピングヘッド３の回転量との対応関係を予め求めておき、カメラの撮像結果からキャッピングヘッド３を所定量だけ回転させるようにしてもよい。

また、上記実施例においてはロータリーアクチュエータ１１によってキャッピングヘッド３を回転させるようにしているが、ロータリーアクチュエータ１１などの回転駆動手段を省略してもよい。この場合には、当然にキャップ４が口部６に当接した位置でキャッピングヘッド３の降下を一時的に停止させることなく、打栓が完了するまで連続してキャッピングヘッド３を降下させることができる。
この場合であっても、特に図２（ａ）、（ｂ）で示すキャップ４Ａ、４Ｂを使用する場合にはそれぞれが調心作用を有するので、キャップ４Ａ、４Ｂを口部６Ａ、６Ｂの傾斜に倣わせて傾斜させることができれば、従来に比較して確実に打栓を実行することが可能となる。さらに図２（ｃ）で示すキャップ４Ｃの場合であっても、キャップ４Ｃを口部６Ｃの傾斜に倣わせて傾斜させることによって、より確実な打栓が可能となる。

１打栓式キャッパ３キャッピングヘッド
４キャップ５容器
５ａ天面６口部
７昇降手段１１ロータリーアクチュエータ
２１ケーシング２２プッシャ部材
２２ａ、２３ａ球面２３キャップ保持部材
２９付勢手段Ｏ揺動中心

Claims

昇降手段によって昇降されるケーシングと、該ケーシングに設けられてキャップを保持するキャップ保持部材とを備え、上記昇降手段によってケーシングを降下させてキャップ保持部材の下端部に保持したキャップを容器の口部に打栓するようにしたキャッピングヘッドにおいて、
上記キャッピングヘッドは、回転手段によって回転される駆動軸に取り付けられており、
上記ケーシング内にプッシャ部材を昇降自在に設けるとともに、上記キャップ保持部材を上記ケーシングに対して揺動可能に設け、上記プッシャ部材を付勢する付勢手段を設けて該プッシャ部材をキャップ保持部材に弾接させ、さらに該キャップ保持部材とプッシャ部材との当接面を相互に係合する球面に形成して、上記キャップ保持部材の球面を上記プッシャ部材の球面に沿って摺動させることにより所定位置を揺動中心として該キャップ保持部材を上記ケーシングに対して揺動させるように構成されており、
また、上記キャップ保持部材が上記ケーシングに対して回転するのを阻止する回り止め部材を設け、
さらに、上記昇降手段と回転手段の作動を制御する制御手段を備え、該制御手段は、上記昇降手段を介してキャッピングヘッドを回転が停止した状態で降下させ、上記キャップが上記口部に当接すると上記キャッピングヘッドの下降を停止させ、その後、上記回転手段を起動して上記キャッピングヘッドを所定角度だけ回転させることを特徴とするキャッピングヘッド。
上記揺動中心は、上記キャップ保持部材の下端部に設定されていることを特徴とする請求項１に記截のキャッピングヘッド。
上記揺動中心は、上記キャップ保持部材の上端部と下端部との間に設定されてい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。