(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
付勢手段は例えばスプリングまたは磁石である。
【0008】
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。
【0009】
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。
【発明の効果】
【0010】
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。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。