(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製キャップのスカート壁下端とタンパーエビデントバンドを区画する弱化線を後加工により形成する弱化線形成装置であって、ターレット本体の外周部に、キャップを１個づつ上下より挾持し、且つ前記ターレット本体の回転に伴ってキャップを自転させる多数のキャップ挾持装置を等間隔に配置し、該キャップ挾持装置が公転する経路に面して、予備カッティング用カッターを有する予備カッター組立体と本カッティング用カッターを有する本カッター組立体が順次配置されてなるカッター装置を設けてなり、前記予備カッティング用カッターと前記本カッティング用カッターは、予備カッティングカッターの予備カッティング終了基部の断面厚さが、本カッティング用カッターの本カッティング終了基部の断面厚さと同等か、本カッティング用カッターの本カッティング終了基部の断面厚さが予備カッティングカッターの予備カッティング終了基部の断面厚さよりも若干大きい関係にあることを特徴とする弱化線の形成装置。
【請求項２】
前記キャップ挾持装置は、キャップ受け部とキャップ押え部とから構成され、キャップ受け部は、固定の円筒カムによって上下駆動されるリフター軸と、該リフター軸の頂部に設けられたキャップ支持回転台からなり、該キャップ支持回転台は、前記リフター軸に対して回転可能に且つキャップ挾持圧調整用のバネを介して支持されている請求項１に記載の弱化線の形成装置。
【請求項３】
前記キャップ押え部は、キャップを前記キャップ受け部とでキャップ天面を挾持する回転可能なスピンドルに、前記各カッターの切込深さを調節するカムローラを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の弱化線の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンパーエビデントバンドを有する合成樹脂製キャップの弱化線形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タンパーエビデントバンド（以下、ＴＥバンドという）を有する合成樹脂製キャップ（以下、単にキャップという）の製造において、ＴＥバンドとスカート壁との間に形成される弱化線を後加工でカッターによって形成する場合の弱化線形成方法として、一般にはスカート壁の下部に該スカート壁の肉厚を貫通する貫通スリットを周方向にブリッジ部となる部分を残して間欠的に形成し、次いで、残ったブリッジ部分をその肉厚の半分位の切込を入れてブリッジ部の厚み薄くして破断し易くする方法が提案されている（例えば、特公平２−２３３１３号公報参照）。また、他の方法として、スカート壁下部内周面に複数本の縦方向リブを突出形成し、該リブを残してスカート壁全厚を全周にわたってスリットを連続形成することによって、縦方向リブのみが残ってブリッジとなり、弱化線が形成される方法が知られている。
【０００３】
いずれの方法においても、キャップを上下より挾んで公転させながら自転させて、その公転経路の外周部にスカート壁を貫通するスリットを形成する１枚又は２枚のカッターを配置し、キャップが１回転する間に全周に亘って間欠又は連続のスリットを形成するようになっている。従って、カッターは、一気にＴＥバンドの厚さ分だけ切込む必要がある。そのため、特に肉厚のＴＥバンドでは切込み抵抗が大きくてカッターの刃がうねり、切り口が波打つ現象が生じる欠点があった。また、切り込んだ衝撃により樹脂白化や割れが生じることもあった。さらに、切込抵抗により、キャップがスリップして空回りしてしまい良好なスリット形成ができなくなる等の問題点があった。
【０００４】
特に、ＰＥＴボトル等の合成樹脂製ボトルにポリエチレン等の材質の相違するキャップを装着してある場合、ボトルからＴＥバンドを分離して分別収集し易くして資源のリサイクルを図るために、近年、ＴＥバンドに縦方向切れ目を入れて除去し易くしたものが提案されているが、このようなＴＥバンドは肉厚となっているため、周方向スリット形成時の抵抗が一段と大きく、上記の問題点がより顕著になっている。そのため、例えばＴＥバンドへの縦方向切れ目を目立たなくするためにＴＥバンドの厚さ方向に重なり部を有するように形成し、ＴＥバンドに厚肉部と薄肉部が存在するキャップにおいては、特に薄肉部に樹脂白化や割れの発生が生じ、歩留まりを悪くする問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、ＴＥバンド付きキャップの製造において、ＴＥバンドとスカート壁下端との間に形成される弱化線をカッターで後加工により形成する場合においてカッターの切込み抵抗が大きいために発生する切り口のうねり、樹脂白化や割れ、及び回転中のキャップの空回り等の現象の発生を防ぐことができる合成樹脂製キャップの弱化線形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を本発明の合成樹脂製キャップの弱化線形成装置は、合成樹脂製キャップのスカート壁下端とタンパーエビデントバンドを区画する弱化線を後加工により形成する弱化線形成装置であって、ターレット本体の外周部に、キャップを１個づつ上下より挾持し、且つ前記ターレット本体の回転に伴ってキャップを自転させる多数のキャップ挾持装置を等間隔に配置し、該キャップ挾持装置が公転する経路に面して、予備カッティング用カッターを有する予備カッター組立体と本カッティング用カッターを有する本カッター組立体が順次配置されてなるカッター装置を設けてなり、前記予備カッティング用カッターと前記本カッティング用カッターは、予備カッティングカッターの予備カッティング終了基部の断面厚さが、本カッティング用カッターの本カッティング終了基部の断面厚さと同等か、本カッティング用カッターの本カッティング終了基部の断面厚さが予備カッティングカッターの予備カッティング終了基部の断面厚さよりも若干大きい関係にあることを特徴とする技術的手段により解決することができた。
【０００７】
前記キャップ挾持装置の構成は、特に限定されないが、一形態として、キャップ受け部とキャップ押え部とから構成され、キャップ受け部は、固定の円筒カムによって上下駆動されるリフター軸と、該リフター軸の頂部に設けられたキャップ支持回転台からなり、該キャップ支持回転台は、前記リフター軸に対して回転可能に且つキャップ挾持圧調整用のバネを介して支持されている。
【０００８】
また、前記キャップ押え部は、キャップを前記キャップ受け部とでキャップ天面を挾持する回転可能なスピンドルに、前記各カッターの切込深さを調節するカムを有して構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は合成樹脂製キャップ製造ラインにおける弱化線形成装置の配置状態を示し、図２は図１におけるＩ−Ｉ断面図であり、弱化線形成装置の要部を示している。
図１において、１は弱化線形成装置であり、２は該弱化線形成装置へキャップを供給する供給ターレット、３は排出ターレットである。なお、４は成形されたキャップのフラップを内側に折り曲げるフラップ折曲装置である。このキャップ製造ラインにおいてキャップは、成形後図示しないコンベヤ装置を介してフラップ折曲装置４に供給され、該装置でフラップ片をＴＥバンドの内側に折り返してから、供給ターレット２を介して弱化線形成装置１に供給され、該弱化線形成装置１でＴＥバンドとスカート壁との境目に周方向にスリットを形成する。周方向へのスリットの形成が終了したキャップは、排出ターレット３を介して検査装置等に送られ、合格品は出荷のための包装装置に送られる。
【００１１】
本実施形態の弱化線形成装置１は、図２に示すように一体に回転する下側回転盤８と上側回転盤９とからなるターレット本体１０の外周部に、キャップを１個づつ上下より挾持し、且つターレット本体の回転に伴ってキャップを自転させる多数のキャップ挾持装置１３が等間隔に配置され、該キャップ挾持装置が公転する経路に面して２個の予備カッティング用カッター組立体１１1、１１2と２個の本カッティング用カッター組立体１２1、１２2が順次配置されている。キャップ挾持装置１３は、ターレット本体１０のポケットの下顎部１４に設けられたキャップ受け部と上顎部１５に設けられたキャップ押え部とから構成されている。キャップ受け部は、下顎部１４に固定されたスリーブ１６に軸方向摺動可能にリフター軸１７が嵌合され、該リフター軸１７の頂部にキャップ支持回転台１８が設けられている。キャップ支持回転台は、キャップを反転した状態でキャップ天面が載る台板１９と、該台板の下面中心から下方に延びる軸部２０有し、該軸部をベアリングに回転自在に嵌合し、その下端部リフター軸１７の頂部に設けられた所定深さの縦穴２１内に位置させている。そして、該縦穴の下面と軸部との間にキャップ挾持圧調整用のバネ２２が設けられている。リフター軸１７の下部には、装置本体固定部分に設けられた円筒カム２３に嵌合するカムフォロワー２４が設けられ、ターレット本体が回転するのに応じて、円筒カム２３のカム形状に応じてリフター軸１７が上下動し、それによりリフター軸の頂部に設けられているキャップ支持回転台が上下して、キャップ押え部との間で所定の挟持圧でキャップを挟持するようになっている。
【００１２】
一方、キャップ押え部は、ターレット本体の上側回転盤９に垂下して設けられ、図３に要部を拡大して示すように、上側回転盤９に回転可能に設けられたスピンドル２５の下端にキャップ天壁係合部材２９を取り付けて構成されている。該キャップ天壁係合部材２９が、キャップ支持回転台１８に載って上昇してくるキャップ５０の天壁内面と係合して、キャップ支持回転台１８とでキャップ５０を挟持する。キャップ天壁係合部材２９は、スピンドル２５の下端に螺合され、その中央部にねじ孔が形成されて中央部下端が開口した状態となり、キャップ天壁係合部材２９がキャップの天壁の内面中央部にある湯溜りに直接接触しないようにして、その下端が環状部でキャップ天壁内面を均一に押圧して、カッティング中の滑り回転を防止するようになっている。前記環状部の下端面には、上記合成樹脂キャップの天壁内面に形成された空回り防止突起とより効果的に係合するように、格子状又は菱形等の変形格子状の溝が設けられている。なお、キャップ天壁係合部材２９は、その上部が、カッター４０でスリットを形成する際のスカート壁下端部をバックアップするバックアップ部材も兼ねている。スピンドル２５の途中には、カムローラ２６と歯車２７が設けられている。カムローラ２６は、カッター装置３０のカッター取付台３５に固定して設けられた偏心ローラカム３８と係合し、偏心ローラカムの偏心量を調節することによってカッターの切込み深さを制御する。一方、歯車２７は、固定部に設けられた大歯車２８と噛み合っており、ターレット本体が回転することに応じて、スピンドル２５が自転し、それによりキャップを介してキャップ支持回転台も共に回転して、キャップを自転させる。
【００１３】
カッター装置３０は、予備カッティング用カッター組立体１１1、１１2と本カッティング用カッター組立体１２1、１２2の４組のカッター組立体から構成され、各カッター組立体はターレット本体１０の回転経路の外周部の固定フレーム５に配置された支柱３３に間隔調整可能に支持されている。各カッター組立体は、それぞれ支柱に固定されたカッター支持台３４、該カッター支持台にターレット本体方向に変位可能に支持されているカッター取付台３５、該カッター取付台３５に取り付けられたカッター刃チャック３７とから構成されている。カッター取付台３５は、カッター支持台３４に設けられたリニアガイド３６に摺動可能に装着され、カッター刃４０を着脱自在に固定するチャック３７、前記ターレット本体に設けられたカムローラ２６と係合する偏心ローラカム３８が取り付けられ、カッター支持台３４との間に、カッター取付台３５を偏心ローラカム３８が常時カムローラ２６と圧接するように付勢するバネ３９が設けられている。
【００１４】
予備カッティング用カッター組立体１１1、１１2に取り付けられる予備カッティング用カッター刃４１は、図４（ａ）に示すような形状をし、本カッティング用カッター組立体１２1、１２2に取り付けられる本カッティング用カッター刃４２は図４（ｂ）に示すような形状をしている。予備カッティング用カッター刃と本カッティング用カッター刃は刃先先端が共にテーパー状となっているが、予備カッター刃の要件は、後述するように、キャップの弱化線形成部の肉厚のほぼ４０〜６０％まで切り込んだ際（即ち、予備カッティングを終了した際）のカッター刃の切込基部の断面厚さ（即ち、予備カッティング終了基部の厚さｔ1）が、刃先のうねりがなく良好に切断でき、且つ大きな衝撃や抵抗を与えることなく切断できる最適な厚みを有していることである。一方、本カッティング用カッター刃は、予備カッティングに続いて残りの厚さ、即ち６０〜４０％を切断するものであるので、もしその形状が予備カッティング用カッター刃と同じテーパー角度で拡がっていると、全厚を切断した際の切込深さの基部の厚さが厚くなり過ぎて弱化線形成部に大きな抵抗を与えることになるので、本カッティング用カッター刃では、全厚切込深さの基部、即ち本カッティング終了基部の断面厚さｔ2が前記予備カッテイング用カッターの予備カッティング終了基部の厚さｔ1と同じかやや大きい厚さとなるように形成されている。厚さｔ1及びｔ2の最適値は、キャップの弱化線を形成する部分の肉厚によって左右され、特定値に限定されるものではない。
【００１５】
上記観点で本実施形態では、通常の口径２８ｍｍのボトル用キャップに採用されている肉厚の合成樹脂製キャップ用として、先端部のテーパー角度α及びその高さは予備カッティング用カッター４１と本カッティング用カッター４２はほぼ同じで、α＝２０°〜４５°であるが、テーパー部のテーパー角度βは予備カッティング用カッターを本カッティング用カッターより大きくして、予備カッティング用カッター４１の予備カッティング終了基部の厚さｔ1が０．３〜０．４５ｍｍ、本カッティング用カッター４２の本カッティング終了基部の厚さｔ2が０．３〜０．５ｍｍの範囲内となるように選択した。なお、本実施形態では、両カッター刃とも刃先先端部からさらに別の角度のテーパー部が続くように構成されているが、刃先先端部から続く個所は必ずしもテーパー状に形成する必要はなく、上記ｔ1及びｔ2の値が上記範囲となるように等厚に形成してもよい。上記ｔ1及びｔ2の値が上記範囲より小さいと、刃先のうねりや破断が生じ易くなり、上記範囲より大きいと切断抵抗が大きくなり、樹脂白化や割れの原因となるので、上記範囲が望ましい。
【００１６】
このように、予備カッティング用カッターのテーパー部のテーパー角度を大きくして刃先の厚みを厚くすることによって、刃先のうねりが無くなり良好に切断することができ、切り口の波打ちを防ぐことができる。予備カッティング用カッターの刃先の厚みを厚くしても、肉厚の途中までしか切断しないので、薄肉部に衝撃を与えることが少ない。そして、抵抗の大きくなる本カッティングでは本カッターのテーパー角度を小さくして厚みを薄くすることによって、切削抵抗をより小さくすることができ、薄肉部の白化・割れ・うねりをより効果的に無くすることができる。
【００１７】
本実施形態の弱化線形成装置は、以上のように形成され、キャップ供給位置で供給ターレット２から、ターレット本体１０と一体に回転しているキャップ支持回転台１８の台板１９上にキャップ５０が供給される。ターレット本体の回転に伴って、円筒カム２３によってリフター軸１７が上昇し、台板１９上のキャップ内面に、キャップ天壁係合部材２９がキャップに嵌合し、キャップ天壁係合部材２９と台板１８とでキャップ天壁５８を挟持する。その際の挟持圧は、周方向スリット形成時に切断抵抗によってキャップが空周りしない保持力が得られなければならず、リフター軸１７とキャップ支持回転台１８との間に設けられたスプリング２２のクッション量（ばね圧）を調節することによって得られる。従って、クッション量の小さいスプリングを選択することによって、強い挟持圧が得られ、クッション量が多いスプリングを選択するとこによって、挟持圧を小さくすることができる。
【００１８】
キャップ天壁係合部材２９と台板１８とでキャップ天壁５８が挟持されると同時に、スピンドルの回転力がキャッブ支持回転台１８に伝達され、キャップ支持回転台１８もキャップを挟持した状態で一体に回転する。従って、キャップは回転しながら、予備カッティング用カッター組立体１１1、１１2及び本カッティング用カッター組立体１２1、１２2が配置されて位置を通過することにより、それぞれに所定の切込厚さになるように設定されているカッターが切り込み、周方向スリットの予備カッティングに続いて本カッティングの２段階で周方向スリットを形成する。その際、カッター取付台３５は、リニアガイド３６を介してカッター支持台３４に摺動可能に取り付けられ、スプリング３９によって所定のバネ圧でカッターの切込み圧を付与しているので、切込み抵抗が所定値より大きくなる不測の事態が発生した場合、スプリング３４がクッションすることによって、カッター刃の損傷等の事故を防ぐことができる。
【００１９】
図７は、キャップ５０へのスリット形成工程順序を示し、（ａ）〜（ｂ）は予備カッティング工程を示し、（ｃ）〜（ｄ）は本カッティング工程を示している。予備カッテング工程（ａ）では、予備カッティング組立体１１1により矢印ａで示すように半周の予備カッティングを行う。続いて、予備カッティング工程（ｂ）で残り半周の予備カッティングを予備カッティング組立体１１2で行う。予備カッティング工程での切りみ込深さは、肉厚の約４０〜６０％である。予備カッティングの切込深さが前記範囲外であると、予備カッティングと本カッティングに分けて抵抗を分散させる効果が少なくなる。望ましくは該効果が最も発揮される４５〜５５％範囲とする。また、予備カッティングの開始位置は任意であるが、予備カッティングの終了位置と薄肉部が重なると、終了時の衝撃で薄肉部に白化や割れが発生し易くなるので、予備カッティング終了位置がＴＥバンドの縦切れ目のある位置（即ち、薄肉部のある位置）とならないようにするのが望ましい。
【００２０】
予備カッティング工程が終ると、本カッティング工程（ｃ）で本カッティング組立体１２1により予備カッティングでの残厚部分を、矢印ｃで示すように１８０°の範囲でカッティングし、続いて本カッティング組立体１２2による本カッティング工程（ｄ）で矢印ｄで示す残りの残厚部分をカッティングする。その場合、本実施例では、本カッティング開始位置及び終了位置は、予備カッティング開始位置及び終了位置と１８０°ずれるように、前記予備カッティング用カッター組立体１１1、１１2及び本カッティング用カッター組立体１２1、１２2の配置位置を調節してある。しかしながら、本カッティング開始位置及び終了位置は、必ずしも本実施例の場合に限らず、その配置は任意であるが、予備カッティング終了位置とずれた位置となるようにするのが望ましい。
【００２１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では予備カッティング工程及び本カッティング工程をそれぞれ２枚のカッターで行っているが、必ずしもそれに限定されるものでなく、切り込み深さを２段階に分けてカッティングするものであればよく、それぞれを１枚のカッター若しくは２枚以上のカッターで行うようにすることも可能である。
【００２２】
【実施例】
図４及び図５に示すキャップ５０は、開封後ボトル口からＴＥバンド５２を簡単に除去でき、ボトルとキャップを分別収集してリサイクルし易いように、ＴＥバンド５２に縦方向に完全な縦切れ目５３を形成してある。しかしながら、単に縦方向に切れ目を形成した場合、ボトルにキャッピングした状態で、縦切れ目が開きボトル口が露見して体裁が悪くなる。それを避けるために、本実施例のキャップでは、縦切れ目５３をＴＥバンド５２の厚み方向の切れ目入口５４と切れ目出口５５を段差状の周方向縦切れ目５６を経て周方向にずらし、縦切れ目部が厚み方向に重なり部を持たせることによって、縦切れ目をから直接ボトル口が露見するのを防いでいる。そのため、本実施例のキャップにおけるＴＥバンドは、全体としては肉厚となっているが、縦切れ目形成部が薄肉部となっているため、従来のカッティング方法及び装置で周方向スリットのカッティングを行うと、縦切れ目形成部の薄肉部に白化・割れが生じ易かった。なお、このキャップのＴＥバンドの肉厚は１．８ｍｍであり、縦切れ目部の薄肉部の厚さは０．２５〜１．０ｍｍであった。
【００２３】
なお、図５及び図６において、５１はキャップ本体のスカート壁であり、その内周面にはねじ５７が形成されている。また、頂壁５８には、スリット形成時に、カッターの抵抗によりキャップ天壁係合部材２９とキャップとの間に滑りが生じにくくするために、複数の微細な突起５９を設け、摩擦力を強めている。６０はＴＥバンドを形成する周方向スリットであり、内方に複数の微小ブリッジ６１を突出形成してある。弱化線を形成する部分の内周面には、縦方向に細幅のリブが所定間隔で複数個形成されており、外周面から後加工により周方向スリットを形成する際に、前記細幅のリブを残すようにカッティングすることによって、該リブが内周面に突出した破断可能な微小ブリッジ６１となる。６２はキャップ開栓時にボトル口頸部に係止して、ＴＥバンドの上昇を阻止するフラップである。
【００２４】
以上のような構成から成るキャップに、上記実施形態の弱化線形成装置により、ＴＥバンドの周方向弱化線を形成した。その結果、予備カッティングと本カッティングにおいて、カッティング抵抗を分散することができ、薄肉部の白化・割れの発生は全く観察されなかった。また、カッターのうねりもなくなり、スリットの切り口が波打つ現象も全く観察されなかった。さらに、カッティング中の切込抵抗により、キャップが空回りすることもなく、良好にスリット形成することができ、本発明による弱化ラインの形成方法及び装置の有用性が確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の合成樹脂製キャップの弱化線形成方法及びその装置によれば、弱化線の形成を切込み深さを２段階に分けて行うのでカッティングの抵抗を分散することができ、縦方向スリットが形成された肉厚のＴＥバンドであっても、厚肉化によるカッティング抵抗の増大を抑え、薄肉部等の白化・割れを完全に防ぐことができる。また、カッターのうねりもなくなり、スリットの切り口が波打つこともなくなり、キャップ製造の歩留まりを高めると共に、刃先の寿命を長くすることができる。さらに、カッティング中の切込抵抗により、キャップが空回りしてしまうなどのこともなく、良好に且つ確実にスリット形成することができ、高品質のキャップを得ることができる。また、本発明に係る合成樹脂製キャップの弱化線形成装置は、従来のキャップ製造装置を大幅に改良することなく容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】合成樹脂製キャップ製造ラインにおける本発明の実施形態に係る弱化線形成装置の配置状態を示している。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ断面図であり、弱化線形成装置の要部を示している。
【図３】図２における要部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係るカッター刃の断面を示し、（ａ）は予備カッティング用カッター刃、（ｂ）は本カッティング用カッター刃である。
【図５】実施例におけるキャップの一部断面正面図である。
【図６】その底面図である。
【図７】（ａ）〜（ｂ）は予備カッティング工程、（ｃ）〜（ｄ）は本カッティング工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１  弱化ライン形成装置                ２  供給ターレット
３  排出ターレット                  １０  ターレット本体
１１1、１１2  予備カッティング用カッター組立体
１２1、１２2  本カッティング用カッター組立体
１３  キャップ挟持装置                １７  リフター軸
１８  キャップ支持回転台              ２２  スプリング
２３  円筒カム                        ２５  スピンドル
２６  カムローラ                      ２９  天壁係合部材
３０  カッター装置                    ３４  カッター支持台
３５  カッター取付台                  ３７  カッター刃チャック
４１  予備カッター                    ４２  本カッター
５０  合成樹脂製キャップ              ５２  ＴＥバンド
５３  縦切れ目                        ５６  周方向縦切れ目
５９  突起                            ６０  周方向スリット（弱化線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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