(57)【要約】【課題】  容器の形状、大小に拘わらず、容器を把持できる可動式の把持機構を回転テーブルに設けて、一周中に液体注入とキャッピング作業工程を行う、効率の良い充填システムを提供する。【解決手段】  回転テーブル１０の円周方向から容器１両側面を挟むアーム対と、先端に取り付けた先端ローラ２０ａと、側面を止めるストッパー２０ｃと、ストッパー位置を調整するストッパー調整ノブ２０ｄと、アーム支軸に互いに反対方向に回転するよう設けたギア対と、基板フレーム上に固着配設したカム昇降シリンダー３０と、シリンダーの上昇に従ってベアリングに接触しベアリングを移動させＬ型ブラケット２０ｅを回転させてギア対２０ｘを回転させアーム対２０を開かせる開閉カム３１と、アーム対２０を閉じるように内側ギア対２０ｘを回転させる付勢スプリング２０ｚと、を具備する可動式ホルダーからなる把持機構１５を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入される空容器に、順次所定の液体を充填し、キャッピングして下流側の作業工程へ排出するため、回転テーブルとの外周部を等間隔複数Ｎ区間に分割し、各区間毎に、前記容器を回転テーブルの回転軸方向に直立させて把持する把持機構を設け、その回転テーブルを間欠回転させ、一方その回転テーブルの周辺下側の基板フレームの所定の各位置に容器挿入装置、給液充填装置、キャッパー装置、排出装置を配設し、前記Ｎ組の把持機構が回転して、それぞれ一周する間に前記所定の各位置で容器の把持・充填・キャッピング・排出を行わせる充填システムにおいて、
前記把持機構は、それぞれ前記回転テーブルの円周方向から容器両側面を挟むアーム対と、それらの先端に取付けた先端ローラと、
その容器をアーム対の先端側からアーム対間に回転テーブル中心に向かって挿入したとき、その容器径方向中心側側面を止めるストッパーと、そのストッパー位置を調整するストッパー調整ノブと、
前記アーム対のテーブル中心方向の一端にそれぞれ設けた支軸と、それら支軸に互いに反対方向に回転するよう設けたギア対と、
前記ギア対の一方のギア側に接続して設けたＬ型ブラケットと、そのＬ型ブラケットの接続他端側に設けたカムを受けるベアリングと、
前記基板フレーム上に固着配設した昇降シリンダーと、その昇降シリンダーに接続され、そのシリンダーの上昇に従って前記ベアリングに接触しベアリングを移動させることによりＬ型ブラケットを回転させて前記ギア対を回転させアーム対を開かせる開閉カムと、
その昇降シリンダーがシリンダー降下の初期状態にあるときは、前記アーム対の間にあって、アーム対を閉じるように内側にギア対を回転させる付勢スプリングと、を少なくとも具備する可動式ホルダーであることを特徴とする充填システムの容器把持機構。
【請求項２】
前記回転テーブルの周辺下側の基板フレーム上の前記所定の各位置は、空容器の挿入装置がその空容器の把持制御ハンドにより前記アーム対の間に挿入する位置（Ａ）、前記液体をピストン式充填装置がノズル昇降装置を介してノズルで空容器に注入する位置（Ｂ）、充填容器口部へキャッパー装置によりキャッピングする位置（Ｃ）、その容器を集積テーブル上へ排出レバーにより排出する位置（Ｄ）に作業工程順で配設され、
前記回転テーブル上で回転する各把持機構は、位置（Ａ）で容器を受け取り、位置（Ｂ）、（Ｃ）で作業を行い、一回転終了の位置（Ｄ）で容器を自動的に排出されるように、前記昇降シリンダーの開閉カムが位置（Ｄ）でアーム対を開かせる位置となるように配設され、
回転する各把持機構は、位置（Ｄ）で開閉カムにより自動的にアーム対を開き、排出レバーにより容器を押出し、位置（Ａ）に戻り自動的にアーム対が閉まることを特徴とする請求項１記載の充填システムの容器把持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側から投入される空容器を把持し、所定の液体を充填し、次にキャッピングして下流側の工程へ容器を排出する一連の作業を連続して効率的に行う充填システムに関する。詳しくは、回転テーブルの外周部を等分割して、それぞれの分割外周部に容器を回転軸方向に立て把持する把持機構を設けて、回転テーブルの一周の間に容器把持・充填・キャッピング・排出を行う充填システムの容器把持機構に関する。特に空容器の外形がどのような形状でも対応可能なアーム対を備える把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転テーブルを備えた充填システムの容器把持機構では、その回転テーブルの外周部に複数Ｎ分割された円弧状中心にそれぞれ容器軸の垂直面断面外形形状に対応した切欠きを設け、さらに、その回転テーブルの外側には容器が飛出さないように外ガイドを設けていた。図７にその一例を示す。
【０００３】
ここで、矢印は容器の挿入口を示し、丁度、回転テーブル或いはホイールの切欠きが現れる位相に容器を挿入すれば回転テーブル或いはホイールと外ガイドの間に挟まれて把持され回転する。この回転中に液体注入やキャッピング工程の作業が行われ、丁度、集積テーブルに容器が現れる位相でエアシリンダーによる排出レバーにより移動させ容器を排出させる把持機構である。
【０００４】
通常、以上のような回転テーブル或いはホイールを間欠運転させ、一方、テーブルの基板フレーム上には容器を挿入・排出するステーションを設け、さらに、その中間部のステーションに充填装置・キャッピング装置を設けることにより、前述のように空容器に液体を充填し、キャップをする充填装置を構成していた。
【０００５】
すなわち、一台の装置に複数の容器をかけるには、それぞれの容器形状に合致した回転テーブル或いはホイールと外ガイドを製作する必要があった。容器の形状がすこしでも変われば、ホイールと外ガイドをその都度製作する手間・費用と機構の組み立て調整時間がかかる問題があった。また、外ガイドと容器とが接触した際に擦れ、傷が発生する問題があった。
【０００６】
特許文献１は、大小様々で、形状が異なるペットボトルに対応した汎用性の高いビン充填装置の発明であり、ペットボトル移載機構からビンキャッピング装置へ容器が移し、さらにビンキャッピング装置から移送装置へ移し、次にビン保持体を介してビンキャッピング装置本体に移してビンが払い出される。しかし、この機構は５個の回転軸が必要であり非常に複雑な充填装置であった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１０４５８７号公報（第２、３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたもので、一つの回転テーブルに複数の容器をかけて、しかも容器の形状、大小に拘わらず、容器を把持できる可動式の把持機構を回転テーブルに設けて、そのテーブルの一周中に液体注入とキャッピング作業工程を行う、効率の良い充填システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の充填システムの容器把持機構は、投入される空容器に、順次所定の液体を充填し、キャッピングして下流側の作業工程へ排出するため、回転テーブルとの外周部を等間隔複数Ｎ区間に分割し、各区間毎に、前記容器を回転テーブルの回転軸方向に直立させて把持する把持機構を設け、その回転テーブルを間欠回転させ、一方その回転テーブルの周辺下側の基板フレームの所定の各位置に容器挿入装置、給液充填装置、キャッパー装置、排出装置を配設し、前記Ｎ組の把持機構が回転して、それぞれ一周する間に前記所定の各位置で容器の把持・充填・キャッピング・排出を行わせる充填システムにおいて、
前記把持機構は、それぞれ前記回転テーブルの円周方向から容器両側面を挟むアーム対と、それらの先端に取付けた先端ローラと、
その容器をアーム対の先端側からアーム対間に回転テーブル中心に向かって挿入したとき、その容器径方向中心側側面を止めるストッパーと、そのストッパー位置を調整するストッパー調整ノブと、
前記アーム対のテーブル中心方向の一端にそれぞれ設けた支軸と、それら支軸に互いに反対方向に回転するよう設けたギア対と、
前記ギア対の一方のギア側に接続して設けたＬ型ブラケットと、そのＬ型ブラケットの接続他端側に設けたカムを受けるベアリングと、
前記基板フレーム上に固着配設した昇降シリンダーと、その昇降シリンダーに接続され、そのシリンダーの上昇に従って前記ベアリングに接触しベアリングを移動させることによりＬ型ブラケットを回転させて前記ギア対を回転させアーム対を開かせる開閉カムと、
その昇降シリンダーがシリンダー降下の初期状態にあるときは、前記アーム対の間にあって、アーム対を閉じるように内側にギア対を回転させる付勢スプリングと、を少なくとも具備する可動式ホルダーであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記回転テーブルの周辺下側の基板フレーム上の前記所定の各位置は、空容器の挿入装置がその空容器の把持制御ハンドにより前記アーム対の間に挿入する位置（Ａ）、前記液体をピストン式充填装置がノズル昇降装置を介してノズルで空容器に注入する位置（Ｂ）、充填容器口部へキャッパー装置によりキャッピングする位置（Ｃ）、その容器を集積テーブル上へ排出レバーにより排出する位置（Ｄ）に作業工程順で配設され、
前記回転テーブル上で回転する各把持機構は、位置（Ａ）で容器を受け取り、位置（Ｂ）、（Ｃ）で作業を行い、一回転終了の位置（Ｄ）で容器を自動的に排出されるように、前記昇降シリンダーの開閉カムが位置（Ｄ）でアーム対を開かせる位置となるように配設され、
回転する各把持機構は、位置（Ｄ）で開閉カムにより自動的にアーム対を開き、排出レバーにより容器を押出し、位置（Ａ）に戻り自動的にアーム対が閉まることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の充填システムの容器把持機構は、可動式ホルダーであり、その回転テーブルの外周に沿って複数組設けて、それぞれアーム対によって直立した容器をはさみ把持する構成であるので、容器の軸に垂直方向の断面の大きさ・形状が変わってもアーム対の間に挿入できれば把持することができ、容器に対応する汎用性のある充填システムとすることができる。
【００１２】
さらに、ストッパー調整ノブを使用すれば、容器のアーム対による把持位置を調整して、容器の口部を充填装置の中心に位置させると共に、把持を確実にすることができる。又、容器への擦れや傷を発生させることがない。
【００１３】
回転テーブルを間欠運転させ、複数組の容器把持機構が位相を変えながら同時に一回転のうちに容器挿入・充填・キャッピング・排出の工程を効率的に作業させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の充填システムの容器把持機構の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の容器把持機構を配設した充填システムの平面図である。図２は本発明の容器把持機構を配設した充填システムの正面図である。
【００１５】
図において、１は容器、１０は回転テーブル、１１は中心軸、１５は把持機構（可動式ホルダー）を示す。把持機構１５は、本実施例では回転テーブル１０の上に円周上で４５度毎に８組等間隔で配設されている。
【００１６】
２０は、把持機構１５のアーム対を示す。２０ａはアーム対の先端にある先端ローラを示す。
【００１７】
なお、把持機構１５の詳細を図３、図４に示す。２０ｂは先端ローラ２０ａを留めるピンを示し、２０ｃはアーム対２０の間に容器１を挿入したとき先端ローラ２０ａが容器１を挟むと共に容器１の口部が充填ノズルの中心にくるように把持するために必要な位置に合わせるストッパーである。
【００１８】
このストッパー２０ｃは容器形状が変わるごとにその位置を調整できる。２０ｄはそのストッパー調整ノブである。ストッパー２０ｃには長穴が設けられており、容器の大きさにあわせた位置にストッパー調整ノブ２０ｄで回転テーブル１０にストッパー２０ｃを固定する。
【００１９】
図５は、ストッパー調整ノブ２０ｄの調整状態を示す図である。すなわち図５には容器１の形状・大きさの変化に対応する可動式ホルダーの把持機構１５を示す。
【００２０】
図５（ａ）は容器１が角型の場合、（ｂ）は容器１が扁平の場合、（ｃ）は容器１が丸型の場合を示す。
【００２１】
アーム対２０の先端ローラ２０ａの容器１に対する位置はいずれも中心軸より外側にあり、容器１の口部が中心充填装置のノズルの中心に位置するようにストッパー２０ｃがストッパー調整ノブ２０ｄにより調整されていることを示す。
【００２２】
また、２０ｘは、アーム対２０のアーム支軸２０ｙに接続しているギア対である。ギア対２０ｘは、その歯車がかみ合って互いに反対方向に回転し、ギア対２０ｘの一方を回転させれば、その回転方向によりアーム対２０を開閉できる。
【００２３】
なお、アーム対２０は、自然の状態ではアーム対２０が閉じた状態となるようにアーム対２０間に付勢スプリング２０ｚが設けてある。
【００２４】
３０は、前記アーム対２０の開閉に使用する開閉カム３１を接続したカム昇降シリンダーである。カム昇降シリンダー３０は、回転テーブル１０の下側の基板フレーム９０の上に固定配設されている。
【００２５】
一方、開閉カム３１を受けて前記ギア対２０ｘを回転させるため、アーム対２０の一方の側のアーム支軸２０ｙにさらにＬ型ブラケット２０ｅが接続され、そのＬ型ブラケット２０ｅの先端には前記開閉カム３１の力を受けてＬ型ブラケット２０ｅのアーム支軸２０ｙを中心として回転させるためのベアリング２０ｆが設けてある。そのカム機構は図４に詳しく図示されている。
【００２６】
図１、図２において、４０はノズル昇降装置、４１はノズル、５０はピストン式充填装置を示す。ノズル昇降装置４０は基板フレーム９０上に固設され、ピストン式充填装置５０は基板フレーム９０の側面に固設されている。本実施例では、ノズル昇降装置４０、ピストン式充填装置５０はそれぞれ２組配設されている。
【００２７】
図中の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、回転テーブル１０上の回転する把持機構１５がそれぞれの基板フレーム９０上に固設された装置と作業を行う位置を示す。
【００２８】
位置（Ａ）は、空容器挿入位置を示す。アーム対２０が閉まった状態で空の容器１が挿入され、容器の外側面が丁度その位置で回転してきた把持機構１５に把持される。
【００２９】
すなわち位置（Ａ）は、容器挿入装置３５がその空の容器１の把持制御バンドにより前記アーム対２０の間に挿入する位置である。
【００３０】
次に位置（Ｂ）は、注入すべき液体をピストン式充填装置５０がノズル昇降装置４０を介してノズル４１で空容器に注入する位置である。
【００３１】
位置（Ｃ）は、充填された容器の口部へキャッパー装置６０によりキャップシュート６１から供給されるキャップで蓋をかぶせる位置である。
【００３２】
位置（Ｄ）は、エアシリンダー７２を駆動して排出レバー７１を移動させ、キャッピングされた容器を集積テーブル７０へ排出させる位置である。なお、各容器１は位置（Ａ）〜（Ｄ）を移動する間、走行テーブル８０上に載ってスライドする。
【００３３】
次に、作業の流れを説明する。前記回転テーブル１０上で間欠運転する各把持機構１５は、間欠運転中、位置（Ａ）で充填システムの制御部１００により制御された空容器挿入装置から容器を受け取り把持する。その時間が終了すれば４５度回転テーブル１０が回転する。
【００３４】
その間欠時間で、位置（Ａ）では、次の把持機構１５が容器を受け取る作業を行う。
【００３５】
位置（Ｂ）は、２箇所あり、それぞれの位置（Ｂ）では、充填システムの制御部１００により間欠時間２回目ごとに２箇所の位置（Ｂ）で同時にピストン式充填装置５０を稼動させノズル昇降装置４０でノズル４１をそれぞれ位置（Ｂ）にある空の容器１へ挿入して注入する作業を行う。
【００３６】
２ヶ所の充填する位置（Ｂ）で充填することができるため、容器充填時間を１ヶ所の１／２とすることが可能である。なお充填スピードを求めない場合、二つのピストン充填装置５０には、異なる液体をセットしておき、充填システムの制御部１００によりいずれの液体を充填するか選択して充填させるようにすれば、充填を小ロット単位で切り替えて行うこともできる。
【００３７】
位置（Ｃ）では、キャッパー装置６０を充填システムの制御部１００により制御して把持機構１５により把持された充填容器の口部へキャップシュート６１から供給されるキャップで閉じる作業を行う。
【００３８】
位置（Ｄ）では、キャッピングされた充填容器が充填システムの制御部１００からの指令によりエアシリンダー７２が稼動して排出レバー７１を移動させてその容器１が集積テーブル７０へ押し出される。
【００３９】
その押し出される直前に、（Ｄ）の位置付近にあり基板フレーム９０上に配設されたカム昇降シリンダー３０に接続された開閉カム３１が上昇し、回転テーブル１０を貫通したアーム支軸２０ｙの下側のギア対２０ｘに接続されたＬ型ブラケット２０ｅの下端のベアリング２０ｆに接触してギア対２０ｘを回転させる。（図４（ｂ）参照）
【００４０】
従って、アーム対２０が開状態となり、スムーズに容器１を排出させる作業が行われる。なお、本発明の実施の形態では、開閉カム３１をカム昇降シリンダー３０により上下に可動させる構造としたが、開閉カム３１を基板フレーム９０から立設し、（Ｄ）の位置でベアリング２０ｆに接触してギア対２０ｘを回転させる高さの固定カムとしてアーム対２０の開閉を制御させることとしてもよい。（図示省略）
【００４１】
なお、図１の８組の把持機構１５の中のキャッピング位置（Ｃ）にあたる把持機構１５は、カム昇降シリンダー３０を示すために回転テーブル１０と把持機構１５の図示は省略されている。また位置（Ｂ）の把持機構１５のストッパー調整ノブ２０ｄは、その下にある調整ノブ機構を示すため図示が省略されている。さらに、位置（Ｂ）〜（Ｃ）の把持機構１５は容器１を把持しているが容器１の図示は省略している。
【００４２】
図１の回転テーブル１０の左側は、その下側にあるＬ型ブラケット２０ｅを示すために図示していない。
【００４３】
図２及び図６に充填システムの基板フレーム９０の下側にあり回転テーブル１０の中心軸１１を間欠回転させる一実施例の駆動系統部の概略図を示す。ここで、９１は安全クラッチ、９２はインデックスユニット、９３はチェーン、９４はギヤードモータ、９５はカム軸、９６はバルブカム、９７はエアバルブ、９９は手動ハンドルを示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の容器把持機構を配設した充填システムの平面図である。
【図２】本発明の容器把持機構を配設した充填システムの正面図である。
【図３】充填システムの把持機構の平面図である。
【図４】充填システムの把持機構を示し、（ａ）は前面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】容器１の形状・大きさの変化に対応する可動式ホルダーの把持機構１５の平面図を示し、（ａ）は容器１が角型の場合、（ｂ）は容器１が扁平の場合、（ｃ）は容器１が丸型の場合を示す。
【図６】充填システムの駆動系統部の構成を示す側面図である。
【図７】従来の充填システムの容器把持機構を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    容器
１０    回転テーブル
１１    中心軸
１５    把持機構（可動式ホルダー）
２０    アーム対
２０ａ  先端ローラ
２０ｂ  ピン
２０ｃ  ストッパー
２０ｄ  ストッパー調整ノブ
２０ｅ  Ｌ型ブラケット
２０ｆ  ベアリング
２０ｘ  ギア対（ギア）
２０ｙ  アーム支軸（ブッシュケース）
２０ｚ  付勢スプリング
３０    カム昇降シリンダー
３１    開閉カム
３５    容器挿入装置
４０    ノズル昇降装置
５０    ピストン式充填装置
６０    キャッパー装置
７０    集積テーブル
７１    排出レバー
７２    エアシリンダー
８０    走行テーブル
９０    基板フレーム
９１    安全クラッチ
９２    インデックスユニット
９３    チェーン
９４    ギヤードモータ
９５    カム軸
９６    バルブカム
９７    エアバルブ
９９    手動ハンドル
１００    充填システムの制御部
【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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