(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックボトルの、外面に軸方向にわたって複数条の溝が形成されたキャップを取り外すボトルキャップ取り外し装置であって、
挿入されるキャップの周囲に設けられ、キャップが挿入される方向と実質的に垂直な平面上に配置され、互いに平行で且つそれぞれが平行移動し得る一対の軸と、この一対の軸のそれぞれに設けられ、前記軸の軸線回りに回転可能な車と、前記一対の軸を互いに前記キャップの方向に引き寄せる引き寄せ機構と、前記一対の軸が配置されるフレームと、このフレームを前記キャップの軸線回りに回転させる回転機構とを備え、前記車の外周の断面形状は、中央部がへこんだ形状で且つ表面に、前記キャップの前記溝に引っ掛かる複数条の溝が軸回りに形成され、前記車は、把持力を強くできる金属からなっていることを特徴とするボトルキャップ取り外し装置。
【請求項２】
前記ボトルキャップ取り外し装置は、さらに前記一対の車の略中間に配置され、挿入された前記キャップの先端を所定の場所で止め、且つ取り外された前記キャップをキャップの軸線方向に押し出すスライド部材を備えることを特徴とする、請求項１に記載のボトルキャップ取り外し装置。
【請求項３】
前記一対の車の外周の断面形状は略Ｖ字型に形成され、前記略Ｖ字型に形成された外周の断面形状の内角が、約９０〜約１２０度に設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のボトルキャップ取り外し装置。
【請求項４】
前記略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ前記複数条の溝が刻まれていることを特徴とする、請求項３に記載のボトルキャップ取り外し装置。
【請求項５】
前記一対の車の外周の断面形状は、略Ｖ字型に形成され、一方の車の外周の断面形状の内角が約９０度、他方の車の外周の断面形状の内角が約９０度〜約６０度であり、且つ略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ複数条の溝が刻まれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のボトルキャップ取り外し装置。
【請求項６】
前記一対の車の外周の断面形状は、略Ｖ字型に形成され、一方の車の外周の断面形状の内角が約９０度、他方の車の外周の断面形状の内角が約９０度〜約１２０度であり、且つ略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ複数条の溝が刻まれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のボトルキャップ取り外し装置。
【請求項７】
前記引き寄せ機構は、前記車を前記キャップに付勢するためのばねを有することを特徴とする、請求項１から６の何れか１つに記載のボトルキャップ取り外し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチックボトル等のボトルに装着されたキャップを取り外すことができるボトルキャップ取り外し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器又は包装容器として使用されるプラスチック類は、リサイクル処理施設においてリサイクル用途に応じて選別される。例えばボトル状のものと非ボトル状のもの（例えば不定形物）、あるいはペットボトルと非ペットボトル（例えば塩素分を含むもの）などである。
【０００３】
ペットボトル等のボトル状の廃棄プラスチックボトルには、その本体部の材質とは異なる材質で成形されたキャップが装着されている。このためキャップを本体部から分離する必要がある。従来リサイクル処理施設の選別工程においては、キャップを手作業で取り外していた。この作業は大変面倒なので、作業を補助するためのボトルキャップ取り外し装置が開発・利用されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８はボトルキャップ取り外し装置を示す。廃棄プラスチックボトルのキャップを短時間で取り外すためには、一般に廃棄プラスチックボトルを手で持って、キャップをキャップが外れる方向に回転する回転体に押し付ける方法が取られている。すなわち把持部２５はモータによって回転されている。人が回転している把持部２５にボトルのキャップ２６を押し付けると、ボトル２７からキャップ２６が取り外される。把持部２５には断面が台形状の孔２５ａが形成されている。キャップ２６はこの孔２５ａに押し当てられる。キャップ２６と把持部２５との接触部の摩擦により、キャップ２６が回転・除去される。このとき把持部２５とキャップ２６の接触がもっとも重要である。摩擦を増すため、ウレタン樹脂等で把持部２５にコーン（すなわち円錐状の孔２５ａ）を形成し、このコーンの内面に押し当てる方法、あるいは金属製のコーンの内側に縦溝を付け、これに押し当てる方法が実用化されている。
【０００５】
実験によるとこれらのコーンの内側に押し当てる場合、コーン角度が平行に近い場合（すなわちコーンが平面に近い場合）は、比較的高い確率でキャップを取り外すことができる。しかしながら一般にキャップは直径が２８ｍｍから４０ｍｍ程度まであり、これら全てをカバーするためにはコーンの開き角度は３０度以上が必要になる。この場合挿入したキャップ２６は先端でのみコーンに接触する。接触力が弱く、ちょっと強く締め付けられたキャップ２６は、取り外しができない場合が多いのみでなく、コーンがウレタン等の樹脂の場合にはキャップ先端の外周のエッジにてコーン内面を摩耗させる。またコーンが金属製の場合にはコーンの溝でキャップ先端の外周部を削りとり、これによりから回りすることが多い。
【０００６】
そこで本発明は、ボトルからキャップを確実に取り外すことができるボトルキャップ取り外し装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、プラスチックボトルの、外面に軸方向にわたって複数条の溝が形成されたキャップを取り外すボトルキャップ取り外し装置であって、挿入されるキャップの周囲に設けられ、キャップが挿入される方向と実質的に垂直な平面上に配置され、互いに平行で且つそれぞれが平行移動し得る一対の軸と、この一対の軸のそれぞれに設けられ、前記軸の軸線回りに回転可能な車と、前記一対の軸を互いに前記キャップの方向に引き寄せる引き寄せ機構と、前記一対の軸が配置されるフレームと、このフレームを前記キャップの軸線回りに回転させる回転機構とを備え、前記車の外周の断面形状は、中央部がへこんだ形状で且つ表面に、前記キャップの前記溝に引っ掛かる複数条の溝が軸回りに形成され、前記車は、把持力を強くできる金属からなっていることに特徴を有するものである。
【０００９】
ボトルを手でもってキャップを複数の車の間に挿入すると、複数の車が引き寄せ機構によってキャップを挟み込む。複数の車をキャップの軸線回りに回転させると、ボトルからキャップが取り外される。キャップを取り外すことを考慮すると、車がキャップを挟み込む力はある程度強くなければならない。しかしキャップを挿入する際に車が回転するため、無理なくキャップを挿入することができる。また、キャップが車の車輪幅の中央に導かれると同時に複数条の溝によりキャップが確実に把持される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のボトルキャップ取り外し装置は、さらに前記一対の車の略中間に配置され、挿入された前記キャップの先端を所定の場所で止め、且つ取り外された前記キャップをキャップの軸線方向に押し出すスライド部材を備えることに特徴を有するものである。
【００１１】
この発明によれば、ボトルから取り外したキャップを装置から排出することができる。また、キャップの押し出し時にも車が回転するので無理なくキャップの押し出し動作を行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記一対の車の外周の断面形状は略Ｖ字型に形成され、前記略Ｖ字型に形成された外周の断面形状の内角が、約９０〜約１２０度に設定されることに特徴を有するものである。
【００１３】
この発明によれば、車によるキャップの把持がさらに強くなる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ前記複数条の溝が刻まれていることに特徴を有するものである。
【００１５】
この発明によれば、車によるキャップの把持がさらに強くなる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記一対の車の外周の断面形状は、略Ｖ字型に形成され、一方の車の外周の断面形状の内角が約９０度、他方の車の外周の断面形状の内角が約９０度〜約６０度であり、且つ略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ複数条の溝が刻まれていることに特徴を有するものである。
【００１７】
この発明によれば、車によるキャップの把持がさらに強くなる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記一対の車の外周の断面形状は、略Ｖ字型に形成され、一方の車の外周の断面形状の内角が約９０度、他方の車の外周の断面形状の内角が約９０度〜約１２０度であり、且つ略Ｖ字型に形成された車の外周の片面にのみ複数条の溝が刻まれていることに特徴を有するものである。
【００１９】
車によるキャップの把持力を考えると他方の車の外周の断面形状の内角が約９０度〜約６０度が望ましい。しかし車の径が大きくなるのでボトルとの干渉を避ける点からはＶ字内角は大きく、すなわち車の径は小さくしたい。本発明によれば、他方の車の外周の断面形状の内角を約９０度〜約１２０度にすることで車の径を小さくすることができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１つに記載の発明において、前記引き寄せ機構は、前記車を前記キャップに付勢するためのばねを有することに特徴を有するものである。
【００２１】
この発明によれば、車がばね力によって挟むことができるので、様々な径のキャップに対応することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態におけるボトルキャップ取り外し装置の平面図を示す。ベース１上には駆動源としてのモータ２、モータ２によって回転駆動される被駆動軸３が設けられる。被駆動軸３はベース１上に設けた一対の軸受け４ａ，４ｂによって回転可能に支持されている。被駆動軸３とモータ２との間にはプーリ５，５及びベルト６等から構成される巻き掛け伝動装置が介在される。被駆動軸３の一端には、ボトルのキャップが挿入される把持部７が設けられる。モータ２を回転駆動させると被駆動軸３が回転し、これにより把持部７が回転する。これらモータ２、被駆動軸３、及び巻き掛け伝動装置等が把持部７を回転させるための回転機構を構成する。
【００２７】
図２及び図３は上記把持部７を示す。図２は把持部７の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。把持部７は、被駆動軸３に結合されるフレーム８と、フレーム８の回転中心Ｐを挟んで上下対称に配置される一対の軸１１，１１と、この軸１１，１１に取り付けられる車としての一対の把持こま９，９と、一対の軸１１，１１を互いに引き寄せる引き寄せ機構１２，１２とを備える。
【００２８】
軸１１，１１はキャップ１０を挿入する方向と実質的に垂直な平面上に配置される。軸１１，１１はフレーム８に支持されている。またこの軸１１，１１は互いに平行で且つそれぞれが平行移動し得る。これにより軸１１，１１間の距離が変化可能になっている。軸１１，１１の平行移動は、例えばフレーム８に形成された長孔によって案内される。
【００２９】
フレーム８と軸１１，１１との間には、一対の軸１１，１１を互いに引き寄せるための引き寄せ機構１２，１２が設けられる。この引き寄せ機構１２，１２は軸１１，１１の両端に設けた左右一対のばね１２ａ，１２ａ、左右一対のばね１２ｂ，１２ｂを有する。この左右一対のばね１２ａ，１２ａ及び左右一対のばね１２ｂ，１２ｂがフレーム８の中心線Ｌに向かって軸１１，１１を引き寄せる。
【００３０】
軸１１，１１それぞれには把持こま９，９が取り付けられる。把持こま９，９の外周の断面形状は中央部がへこんだ略Ｖ字型又は凹型、円弧型等に形成される。把持こま９，９の外周の表面には周方向に延びる複数条の溝が形成される。把持こま９，９の材質には金属製、樹脂製等さまざまな材質のものを用いることができるが、把持力を強くできる材質が望ましい。
【００３１】
図３に示すように把持こま９，９の略中央には、挿入されたキャップ１０の先端を所定の場所で止め、且つ取り外されたキャップ１０をキャップ１０の軸線方向に押し出す棒状のスライド部材１３が設けられる。スライド部材１３はキャップ１０の軸線方向に移動可能にフレーム８に取り付けられ、押し出しばね１４によってキャップ１０側に付勢されている。
【００３２】
図４は把持こまの詳細図を示す。把持こま９，９の外周の断面形状は略Ｖ字型に形成され、略Ｖ字型に形成された外周の断面形状の内角（すなわち開き角）が約９０度に設定される。把持こま９，９は軸１１，１１に対して回転可能に取り付けられる。この実施形態では、軸１１，１１の回転を制限して把持こま９，９が軸１１，１１に対して回転するように構成しているが、勿論把持こま９，９を軸１１，１１に固定して軸１１，１１が回転するように構成してもよい。
【００３３】
また内角の角度は約９０度にこだわるものではないが、実用上は６０度〜１２０度が望ましい。ボトルとの干渉を避けることを考慮すると内角の角度が大きく設定されることもある。このように角度を設定することで、キャップ１０の径が変化しても把持こま９，９でキャップ１０を挟むことができ、また把持こま９，９の溝をキャップ１０に引っ掛けることができる。ここで、略Ｖ字型に形成された把持こま９，９の外周の片面９ａ，９ａにのみ複数条の溝を刻んでもよい。溝が形成される片面９ａ，９ａはそれぞれキャップ１０を挟んで対向している。なお把持こま９，９の外周は略Ｖ字型に限られることなく、例えば円弧状でも似た効果を奏することができる。
【００３４】
本実施形態のボトルキャップ取り外し装置の使用方法について説明する。まず図３に示すように、手でボトルを持って把持部７の一対の把持こま９，９間にボトルのキャップ１０を挿入する。把持部７を回転させたままキャップを挿入するのが作業能率上望ましいが、キャップ１０を挿入する際把持部７は停止していてもよい。
【００３５】
キャップ１０を把持こま９，９間に挿入すると、軸１１，１１間の距離が広がり、引き寄せ機構１２，１２のばね力によってキャップ１０が把持こま９，９に挟まれる。このためキャップ１０の外形が例えば２５ｍｍから４０ｍｍまで変化しても、対応することができる。またこのとき引き寄せ機構１２，１２のばね力によってキャップ１０と把持こま９，９との間には接触力が働く。ばね力が強いほど把持こま９，９とキャップ１０との接触力が強まるため、キャップ１０を把持こま９，９で確実に挟むことができる。しかし接触力が強いほどキャップの挿入がやり難くなる。本実施形態ではこれを軽減するために、把持こま９，９がそれぞれの軸線の回りで回転するようになっている。すなわちキャップ１０を挿入すると把持こま９，９がキャップ１０上を転がり、これによりキャップ１０を容易に挿入することができる。
【００３６】
キャップ１０を所定量挿入すると、スライド部材１３がキャップ１０の先端に接触してキャップ１０を所定の場所に止める。回転機構によってフレーム８をキャップ１０が外れる方向に回転させると、ペンチに挟まれるように把持こま９，９に挟まれたキャップ１０が回り、これによりボトルからキャップ１０が外れる。外れたキャップ１０はスライド部材１３によって押し出される。このときにも把持こま９，９が回るので、無理なくキャップ１０の押し出し動作が行われる。
【００３７】
ところでキャップ１０を確実に挟むことを考慮すると、旋盤等に使われている３爪チャックの転用も考えられる。しかしながらこの場合、大掛かりになりすぎてコスト的に問題である他、チャックの開閉時間から手作業に比べて能率が悪いという問題も生じる。本実施形態のボトルキャップ取り外し装置によれば、廉価で且つ確実にキャップを取り外すことができる。
【００３８】
図５は把持こまの他の例を示す。この例でも、一対の把持こま１６，１７の外周の断面形状は中央部がへこんだ略Ｖ字型に形成される。一方の把持こま１６の外周の断面形状の内角αが約９０度、他方１７の内角βが約７４度に設定される。略Ｖ字型に形成された把持こま１６，１７の外周の片面１６ａ，１７ａにのみ複数条の溝が刻まれている。溝が形成される片面１６ａ，１７ａはそれぞれキャップ１０を挟んで対向している。把持こま１７の内角の角度は特に７４度にこだわるものではなく、約９０度以下約６０度以上に設定されればよい。
【００３９】
この例の把持こま１６，１７は円形のパイプを回転させるのに用いられるパイプレンチの原理を応用している。パイプレンチはパイプに接触する掴み部をパイプに食い込ませることで、６角形でない円形のパイプでも回転させる。把持こま１６，１７はこの原理を利用している。この例ではパイプレンチに対応するように、把持こま１６，１７の互いに対向する一対の片面１６ａ，１７ａのみに溝が形成され、残りの片面１６ｂ，１７ｂにはわざと溝が形成されていない。把持こま１６，１７を図５に示すように回転させると、ちょうどパイプレンチが円形のパイプをかみ込んでパイプを回転させるように、把持こま１６，１７がキャップ１０をかみ込んでキャップを回転させる。これにより、把持こま１６，１７とキャップ１０の接触力をそれほど大きくとらなくてもキャップ１０を回転させることができる。キャップ１０を挿入したり、押し出したりすることを考慮すると、引き寄せ機構１２のばね力はあまり強くしたくない。把持こま１６，１７にパイプレンチの原理を応用することで、ばね力をそれほど強くしなくてもキャップを確実に回転させることができる。なお把持こま１６，１７にがたを設けると、パイプレンチのようなかみ込みが得られることもある。
【００４０】
ここで一方の把持こま１６の外周の断面形状の内角αが約９０度、他方１７の内角βが約９０度〜約１２０度に設定され、略Ｖ字型に形成された把持こま１６，１７の外周の片面１６ａ，１７ａにのみ複数条の溝が刻まれてもよい。把持こま１６，１７によるキャップの把持力を考えると把持こま１７の外周の断面形状の内角βが約９０度〜約６０度が望ましい。しかし把持こま１７の径が大きくなるのでボトルとの干渉を避ける点からはＶ字内角βは大きく、すなわち把持こま１７の径は小さくしたい。本発明によれば、把持こま１７の外周の断面形状の内角βを約９０度〜約１２０度にすることで把持こま１７の径を小さくすることができる。
【００４１】
図６は把持こま１８，１８のさらに他の例を示す。この例では把持こま１８，１８は例えば８角形、１６角形等の多角形に形成される。把持こま１８，１８を多角形にすると、把持こま１８，１８とキャップ１０との接触が線接触になるので接触力を大きくすることができる。
【００４２】
図７は把持こま１９，１９のさらに他の例を示す。この例では把持こま１９，１９は円形に形成されずに、部分的に出っ張った円弧形状に形成されている。すなわちこの例では、円形から図中斜線に示す部分が削除されている。円弧形状に形成された部分１９ａ，１９ａがキャップ１０に接触する。把持こま１９，１９がキャップに接触して回転する範囲は、たかだかキャップの長さの２０ｍｍである。このため把持こま１９，１９を円弧状に形成してもよい。
【００４３】
把持こま１９，１９は軸１１，１１に固定され、軸１１，１１が回転可能にフレーム８に取り付けられる。軸１１，１１の回転は図示しないばね等で規制され、キャップを押し込んだとき一対の把持こま１９，１９の円弧状部分１９ａ，１９ａが対向し、キャップを分離したときは一対の把持こま１９，１９が外へ少し開くようにしている。把持こま１９，１９をこのような形状に形成することにより、例えばキャップ１０から分離された喉元の部分２０に把持こま１９，１９が干渉するのを防止できる。
【００４４】
なお本発明は上記実施形態に限られず、その範囲を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば把持こまは２つに限られず、キャップの周囲に放射状に３つ以上設けられても良い。また引き寄せ機構は、ばね力に限られず例えば磁力の反発力によって把持こまをキャップに付勢してもよい。さらに把持こまはキャップとの接触力を大きくとれるのであれば、外周の断面形状がへこまされることなく円筒状に形成されていてもよい。さらに廃棄プラスチックボトルには時として飲み残しが存在することがある。これらは把持部を汚す。このため把持部は洗浄が可能な防水構造にすることが望ましい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車でキャップを確実に把持することができるので、プラスチックボトルのキャップを能率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるボトルキャップ取り外し装置を示す平面図。
【図２】上記ボトルキャップ取り外し装置の把持部を示す正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】把持こまを示した断面図。
【図５】把持こまの他の例を示した断面図。
【図６】把持こまのさらに他の例を示した断面図。
【図７】把持こまのさらに他の例を示した断面図。
【図８】従来のボトルキャップ取り外し装置の要部を示す図。
【符号の説明】
８…フレーム
９…把持こま（車）
１０…キャップ
１１，１１…軸
１２，１２…引き寄せ機構
１３…スライド部材
【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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【図８】
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