(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のボトルの口金部にキャップ材が被せられたとき、そのキャップ材に対し周囲から口金部のねじ山と対応するねじ部を形成してキャップ材をボトルの口金部に被着するローラを備え、かつボトルの搬送方向に少なくとも二台並設されるキャッピング装置であって、前記ローラは、一台目のキャッピング装置における第１ローラと、二台目のキャッピング装置における第２ローラとからなり、前記第１ローラの縦断面外周面輪郭の曲率半径は、前記第２ローラのそれより大きくしていることを特徴とするキャッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボトルにキャップ材を被着するキャッピング方法と、そのキャッピング方法を実施するためのキャッピング装置に係り、特に、ボトルの口金部にキャップ材が被せられたとき、そのキャップ材を口金部に巻き締めることによって被着する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のキャッピング装置は、ボルトの口金部にキャップ材が被せられたとき、そのキャップ材にローラを周囲から押し付けてキャップ材を巻き締めることにより、キャップ材が口金部に被着される。ローラは、キャップ材の周囲に口金部のねじ山と対応するねじ部を形成するＲＯローラと、キャップ材の下端部を口金部に封止するＰＰローラとからなっている。
【０００３】
ＲＯローラは、口金部に押し付けられると、この口金部のねじ山に沿って転動することにより、キャップ材を所定の巻き締め力で巻き締めながらねじ部を形成するようになっており、複数個からなっている。そして、複数個からなるＲＯローラの各々は、共に同一形状であって、外周面の半径、つまり縦断面外周面輪郭の曲率半径が同一に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のキャッピング装置は、ガラス製のボトルを対象とした場合、ＲＯローラによる巻き締力を大きく設定しても、ボトルの口金部の強度が大きいので、問題となることはない。しかしながら、例えばアルミニウム製、若しくはアルミニウム合金製のボトル（以下はアルミニウムボトルと呼ぶ）を用いた場合、剛性が低いことから以下に示す問題があった。
【０００５】
即ち、アルミニウムボトルの口金部は、加工誤差によってばらつきがあるのに加え、キャップ材の巻き締め時、キャップ材が被せられた状態で上方から下方に押圧されてしまう（トップ荷重という）と共に、ＲＯローラの各々によって中心方向の横圧を受けるので、ねじ山の部分が上下方向及び径方向に不規則に変動して複雑な挙動をとる。
【０００６】
そのため、口金部が複雑な挙動をしている中、各々が同一寸法であって、かつ縦断面外周面輪郭の曲率半径も同一に形成されたＲＯローラがキャップ材の周面にねじ部を形成すると、ねじ部の深さがばらついてしまい、結果としてキャップ材の開栓トルクが不安定になり、閉栓性及び開栓性に悪影響を与える問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ボトルの口金部の不規則な変形に拘わることなく、キャップ材に的確にねじ部を形成して良好な閉栓性及び開栓性を得ることができるキャッピング方法を提供することにあり、他の目的は、上記方法を的確に実施し得るキャッピング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に係る発明は、金属製のボトルの口金部にキャップ材が被せられたとき、そのキャップ材に対し周囲から口金部のねじ山と対応するねじ部を形成してキャップ材をボトルの口金部に被着するローラを備え、かつボトルの搬送方向に少なくとも二台並設されるキャッピング装置であって、前記ローラは、一台目のキャッピング装置における第１ローラと、二台目のキャッピング装置における第２ローラとからなり、前記第１ローラの縦断面外周面輪郭の曲率半径は、前記第２ローラのそれより大きくしていることを特徴とする。
【０００９】
この発明のキャッピング装置によれば、第１ローラと第２ローラとのうち、前記曲率半径の大きいローラを有するキャッピング装置によってキャップ材の周面に浅いねじ部を形成し、前記曲率半径の小さいローラを有するキャッピング装置によってねじ山と対応する形状に形成することができ、一台目のキャッピング装置によって浅ねじ切り工程を行い、二台目のキャッピング装置によってねじ切り仕上げ工程を行うので、これによってもボトルの口金部にキャップ材の周面を的確に密着させることができ、キャップ材を良好に被着することができる。
また、第１ローラの前記曲率半径が、他方のキャッピング装置における第２ローラの外周面のそれより大きくしていることにより、キャップ材の周面に浅いねじ部を簡単に形成することができ、第２ローラの挿入が容易になると共に第２ローラによるねじ部の形成を的確なものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図９はこの発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す図であって、図１はキャッピング装置を示す要部の断面図、図２は図１に示すキャッピング装置の底面図、図３はアルミニウムボトルに被せられたキャップ材にプレッシャーブロックが降下した状態を示す要部の拡大図、図４は縦断面外周面輪郭の曲率半径の異なるＲＯローラとアルミニウムボトルの口金部との関係を示す要部の拡大図、図５はこの発明の実施の形態に係るキャッピング方法を示すＲＯローラによる浅ねじ切り工程とねじ切り仕上げ工程との説明図、図６はキャッピング装置を適用したアルミニウムボトルの搬送経路を示す説明図、図７はアルミニウムボトルの搬送経路におけるキャッピング装置の動作を示す説明図、図８はアルミニウムボトルとその口金部にキャップ材が被着された状態とを示す説明図、図９は図８におけるアルミニウムボトルの口金部を示す拡大図である。
【００１９】
この実施形態を説明する前に、アルミニウムボトル５０について述べると、このアルミニウムボトル５０は、炭酸飲料，果汁飲料などを入れるためのものであって、アルミニウム製若しくはアルミニウム合金製からなっており、図７〜図９に示すように、その上部に口金部５１が形成されている。
【００２０】
口金部５１の上部外周には、図８及び図９に示すようにねじ山５２が設けられ、そのねじ山５２より下方には膨出部５３が形成されると共に、その下に頸部５４が形成されている。そして、この口金部５１にキャップ材５５が図７のロ及び図８の鎖線に示すように被せられたとき、そのキャップ材５５がキャッピングヘッドによって巻締められることにより口金部５１に被着されるようになっている。
【００２１】
そのため、キャップ材５５は、被着される前の段階では、図８に鎖線にて示すように上部が天板５６によって塞がれると共に、その下部が下方に向かって真直に開口された下端部５７を有する筒状に形成されている。キャップ材５５の天板５６の内側にはライナー５８が装着されている。
【００２２】
また、アルミニウムボトル５０は、図６、図７に示すように、キャッピング経路上を通過するようになっており、例えば、ボトル搬送路Ａ上に搬送されているときに口金部５１にキャップ材５５が被せられ、その後、ボトル搬送路Ａからボトル搬送路Ｂを通過しているときにキャップ材５５が被着されるようになっている。
【００２３】
その際、アルミニウムボトル５０は、ボトル搬送路Ｂに沿って搬送されると、その円弧状の搬送路に沿って搬送される。そして、ボトル搬送路Ｂ上でキャップ材５５が被着された後、キャップ材５５の被着されたアルミニウムボトル５０がボトル搬送路Ｂからボトル排出経路Ｃを通過して排出されるようになっている。
【００２４】
なお、キャップ材５５は、アルミニウムボトル５０がキャップ材供給位置に達した時点で、図示しない供給手段によってアルミニウムボトル５０の口金部５１に図８に示すように被せられるようになっている。
【００２５】
そして、図１に示すように、アルミニウムボトル５０にキャップ材５５を被着するキャッピングヘッド１は、装置本体に配設された円筒状のヘッド支持軸２の下部に一体に取り付けられている。このキャッピングヘッド１にはローラ機構３を介してねじ部５９を形成するローラとしてのＲＯローラ４，キャップ材５５の下端部５７を口金部５１に封止するローラとしてのＰＰローラ５が備えられている。
【００２６】
ＲＯローラ４は、図３に示すように、アルミニウムボトル５０の口金部５１にキャップ材５５が被せられたとき、そのキャップ材５５を周囲から口金部５１に押し付けると共に、口金部５１のねじ山５２に沿いキャップ材５５の外周を押し付けて巻き締めることにより、キャップ材５５の外周にねじ部５９を形成するためのものである。ＰＰローラ５は、口金部５１にキャップ材５５が被せられたとき、キャップ材５５の下端部５７を周囲から口金部５１の膨出部５３に沿い押し付けて巻き締めることにより、膨出部５３の外周に気密に封止するテンパーエビデンス部（以下、ＴＥ部と称す）６０を形成するためのものである。
【００２７】
ローラ機構３は、図１及び図２に示すように、大別すると、支持ブロック６と、支持軸７と、支持アーム８とを有して構成されている。支持ブロック６は、ヘッド支持軸２の下部の周側部に固定されている。支持軸７は、支持ブロック６の周側部にその中心軸に沿って支持されている。支持軸７の下部には水平方向に回動可能に支持アーム８が取り付けられている。この支持アーム８の一端にはローラ回転軸９を介してＲＯローラ４，ＰＰローラ５が軸周りに回転可能に取り付けられている。
【００２８】
その場合、ＲＯローラ４が図３に示す口金部５１の周りにねじ部５９を形成できるように、かつＰＰローラ５が口金部５１の膨出部５３にＴＥ部６０を形成できるようにするため、ＲＯローラ４よりＰＰローラ５が若干下方に下がった位置となっている。そのため、回転軸９は、ＲＯローラ４とＰＰローラ５の種類に応じ長さが異なっている。
【００２９】
また、支持軸７には、さらにコイルばね１０が嵌装されている。このコイルばね１０は、下部１０ａが支持アーム８の下部に設けられた係止ピン１１に引き掛けられると共に、その上部１０ｂが支持ブロック６に引き掛けられ、そのばね力により、ヘッド１の中心軸方向にＲＯローラ４，ＰＰローラ５が接近するよう支持アーム８を常時付勢している。
【００３０】
一方、支持軸７の上部にはロッド１２が回転可能に取り付けられ、そのロッド１２の一端部に枢軸１３を介してカムフォロア１４が水平方向に回転自在に取り付けられている。このカムフォロア１４は、コーンカム１５の下端の外周部に形成された拡径部１５ａに当接する状態では内方に変位しないが、所定のタイミングでコーンカム１５が相対的に下方に降下したとき、コーンカム１５の細径部１５ｂに当接することによって内方に変位し、支持アーム８がコイルばね１０の付勢力で回動することにより、ＲＯローラ４，ＰＰローラ５がキャップ材５５の周面に押し付けられるようになっている。
【００３１】
そして、ＲＯローラ４，ＰＰローラ５が、キャップ材５５をその周面に渡って巻き締め、これによって、ＲＯローラ４がキャップ材５５の周面にねじ部５９を形成する一方、ＰＰローラ５がキャップ材５５の下端部５７を口金部５１の膨出部５３に倣わせるようＴＥ部６０を形成するようになっている。なお、コーンカム１５は、内部にヘッド支持軸２を挿通しており、キャップ材５５の被着に際し、ヘッド支持軸２が降下した後、予め定められた所定のタイミングで降下するようになっている。
【００３２】
また、図３に示すように、ヘッド支持軸２の内方にはプレッシャーシャフト１６が挿通しており、プレッシャーシャフト１６の下端に、プレッシャーブロック１７が装着されている。プレッシャーブロック１７は、プレッシャーシャフト１６の下端にコイルばね１８を介し、下方に付勢された状態で装着されており、キャップ材５５の被着に際し、キャップ材５５の天板５６をアルミニウムボトル５０の口金部５１に押圧するようになっている。
【００３３】
他方、ＲＯローラ４は、図２に示すように、ヘッド１の軸線の円周上に、即ち、アルミニウムボトル５０に被せられたキャップ材５５の軸線を中心とする円周上に複数個配置され、例えば二個からなっている。これら二個のＲＯローラ４は、二個のＰＰローラ５（５ａ、５ｂ）と共に９０度の間隔を隔てるように配設されている。
そして、二個のＲＯローラ４は、互いに隣接配置されており、回転方向Ｘにおいて前方に位置すると共に互いに隣接配置された二個の第１ローラーであるＲＯローラ４ａと、その後方に隣接配置された第２ローラーであるＲＯローラ４ｂとからなっている。
【００３４】
ＲＯローラ４ａは、アルミニウムボトル５０にキャップ材５５が被せられたとき、図５の左側に示すように、キャップ材５５の周面を巻き締め、口金部５１のねじ山５２の谷径より大きな円弧となるよう浅いねじ部５９ａを形成するようになっている。ＲＯローラ４ｂは、ＲＯローラ４ａによってキャップ材５５の周面に浅いねじ部５９ａが形成された後、その浅いねじ部５９ａをさらに巻き締めることにより、図５の右側に示すように、最終的に口金部５１のねじ山５２の谷径に対応する大きさのねじ部５９を形成するようになっている。浅いねじ部５９ａは、口金部５１のねじ山５２の谷径より大きな円弧をなしている。
【００３５】
そのため、図４に示すように、ＲＯローラ４ｂの縦断面外周面輪郭の曲率半径Ｒ２は、アルミニウムボトル５０の口金部５１に設けられたねじ山５２の谷径の大きさに略対応する大きさであり、ＲＯローラ４ａの縦断面外周面輪郭の曲率半径Ｒ１は、それより大きい寸法で形成されている。つまり、ＲＯローラ４ａの縦断面外周面輪郭の曲率半径Ｒ１とＲＯローラ４ｂの縦断面外周面輪郭の曲率半径Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係となっている。
【００３６】
従って、このキャッピング装置は、キャップ材５５の巻き締め時、ＲＯローラ４ａがキャップ材５５の周面を巻き締めて浅いねじ部５９ａを形成する浅ねじ切り工程と、ＲＯローラ４ｂが浅いねじ部５９ａをさらに巻き締めてねじ部５９を最終的に形成するねじ切り仕上げ工程とを順次行うようになっている。
【００３７】
この実施形態のキャッピング装置は上記のように構成されており、次に、キャッピングヘッド１の動作に関連してこの発明のキャッピング方法の一実施形態について説明する。
いま、アルミニウムボトル５０が図６及び図７に示すように、ボトル搬送路Ａの円弧状の経路に沿って順に搬送され、その経路上のキャップ材供給位置に達すると、アルミニウムボトル５０の口金部５１にキャップ材５５が順次被せられる（図７ロ参照）。
【００３８】
キャップ材５５が被せられたアルミニウムボトル５０は、ボトル搬送路Ａからボトル搬送路Ｂに受け渡され、ボトル搬送路Ｂの円弧状の経路に沿い順次時計方向に搬送されると共に、その搬送中にキャッピングヘッド１によってキャップ材５５が被着されることとなる（図７ハ〜リ参照）。
【００３９】
即ち、キャッピングヘッド１がアッパーガイドバー２２及びコーンカム用のロアガイドバー２３によってガイドされることにより、アルミニウムボトル５０がキャップ材５５を被せた状態のままボトル搬送路Ａからボトル搬送路Ｂに搬入されると、キャッピングヘッド１がアッパーカムによって降下し、その降下によってプレッシャーブロック１７の下部がキャップ材５５の天板５６を下方に押圧する（図７ニ及び図３参照）。
【００４０】
ヘッド１が降下した後、コーンカム１５がコーンカム用のガイドバー２３の一段下降部２３ａに案内されることによってさらに下降する（図７ホ参照）。この下降により、コーンカム１５の細径部１５ｂにカムフォロア１４が当接して内方に変位し、その変位によって支持アーム８がコイルばね１０の付勢力で回動することにより、ＲＯローラ４及びＰＰローラ５が図２に示すようにキャップ材５５の周面に押し付けられ、これによってキャップ材５５の周面を巻き締めする（図７ホ及びヘ参照）。
【００４１】
その際、アルミニウムボトル５０がボトル搬送路Ｂに搬入され、かつその円弧状の経路に沿って移動するが、キャッピングヘッド１が常時自転することにより、ＲＯローラ４がキャップ材５５の周面を巻き締めし、ＰＰローラ５がキャップ材５５の下端部５７を巻き締めする。
【００４２】
そして、上記キャップ材５５の巻き締め持、コーンカム１５の細径部１５ｂにカムフォロア１４が当接すると、ＲＯローラ４がキャップ材５５の軸線方向に対する寄り量が大きく、その状態でキャップ材５５の周面に当接してねじ部５９を形成するが、その場合、まず、ＲＯローラ４ａがキャップ材５５の周面を押圧し、アルミニウムボトル５０の口金部５１のねじ山５２に沿ってキャップ材５５の周面を巻き締めることにより、キャップ材５５に浅いねじ部５９ａを形成し、続いてＲＯローラ４ｂが浅いねじ部５９ａをさらにねじ山５２の谷径方向に押圧してねじ部５９を最終的に形成する（図５参照）。
【００４３】
即ち、このキャッピング方法によれば、ＲＯローラ４のＲＯローラ４ａにより浅ねじ切り工程を行った後、ＲＯローラ４ｂによりねじ切り仕上げ工程を行うことによってねじ部５９を形成するので、従来のように上下方向及び径方向に不規則に変動して複雑な挙動となっている口金部５１であっても、口金部５１にキャップ材５５の周面を密着させることができ、ねじ山５２の深さ等がばらつくことがなくなり、キャップ材５５を良好に被着することができる。
【００４４】
その結果、口金部５１の複雑な挙動に拘わらず、また剛性の低いアルミニウムボトル５０に拘わらず、開栓トルクが安定した状態でキャップ材５５を被着することができ、開栓性の安定化を図ることができる。
【００４５】
そして、このキャッピング装置は、ＲＯローラ４がＲＯローラ４ａとＲＯローラ４ｂとを備え、ＲＯローラ４ａがキャップ材５５に浅いねじ部５９ａを形成した後、ＲＯローラ４ｂが浅いねじ部５９ａを巻き締めてねじ部５９を形成するので、上記方法を的確に実施することができる。
【００４６】
また、ＲＯローラ４ａは、回転方向ＸにおいてＲＯローラ４ｂの前方に配置されているので、ＲＯローラ４ａによる巻き締めと、ＲＯローラ４ｂによる巻き締めとを順に行うので、浅いねじ部５９ａと最終的なねじ部５９とを確実に形成することができる。
【００４７】
さらに、ボトル搬送路Ｂ上での搬送持、キャップ材５５にねじ部５９，ＴＥ部６０が形成された後、コーンカム１５がロアガイドバー２３の上段部２３ｂにガイドされて一旦上昇するので、ＲＯローラ４ａ，４ｂとＰＰローラ５はキャップ材５５に対する巻き締めを解除する（図７ト参照）。その後、コーンカム１５がガイドバー２３の二段下降部２３ｃにガイドされることによってコーンカム１５が再び降下し、前記ＲＯローラ４ａ，４ｂと前記ＰＰローラ５がキャップ材５５に対する巻き締めを再度行うこととなる（図７チ，リ参照）。
【００４８】
即ち、このキャッピング装置によれば、ＲＯローラ４ａ，４ｂとＰＰローラ５は、キャップ材５５を一度巻き締めることによってねじ部５９，ＴＥ部６０を形成した後、再びそれと同様の工程を実行するので、ねじ部５９及びＴＥ部６０の形成を確実に行うことができる。これにより、アルミニウムボトル５０に対して、キャップ材５５をいっそう良好に被着させることができる。
【００４９】
なお、この実施形態では、一台のキャッピング装置だけを用い、該キャッピング装置により、ＲＯローラ４ａとＲＯローラ４ｂとの二種類が浅いねじ部５９ａ，ねじ部５９を形成するように構成した例を示したが、これに限定されるものではなく、以下のように構成することもできる。
【００５０】
例えば、キャッピング経路上に並設された二台のキャッピング装置を用意し、その上流側のキャッピング装置のＲＯローラ４がＲＯローラ４ａとして構成されると共に、下流側のキャッピング装置のＲＯローラ４がＲＯローラ４ｂとして構成されると、アルミニウムボトル５０に被せられたキャップ材５５が、二台のキャッピング装置を順に経ることによりキャップ材５５にねじ部５９を確実に形成することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
なお、ＲＯローラ４ａの大きさは、アルミニウムボトル５０の材質及び厚み並びに大きさ等によって異なり、また口金部５１の大きさやキャップ材５５の材質等によっても微妙に異なるので、適宜選定されるのが好ましい。
【００５２】
そして、図示実施形態においては、ＲＯローラ４が二個のＲＯローラ４ａ、ＲＯローラ４ｂである例を示したが、二個以上であってもよい。また、ＲＯローラ４とＰＰローラ５とが二個ずつの場合に限られず、各ローラ４，５の数の合計が四個以上であってもよく、従って、ＲＯローラ４，ＰＰローラ５の数は図示例に限定されるものではない。また更に、アルミニウムボトル５０を対象とした例を示したが、他の金属製のボトルにも同様に適用できるのは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、キャップ材の周面に浅いねじ部を簡単に形成することができ、第２ローラの挿入が容易になると共に第２ローラによるねじ部の形成が的確なものとすることができ、ボトルの口金部にキャップ材の周面を的確に密着させることができ、キャップ材を良好に被着することができる。
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す要部の断面図である。
【図２】  図１に示すキャッピング装置の底面図である。
【図３】  アルミニウムボトルに被せられたキャップ材にプレッシャーブロックが降下した状態を示す要部の拡大図である。
【図４】  縦断面外周面輪郭の曲率半径の異なるＲＯローラとアルミニウムボトルの口金部との関係を示す要部の拡大図である。
【図５】  この発明の一実施の形態に係るキャッピング方法を示すＲＯローラによる浅ねじ切り工程とねじ切り仕上げ工程との説明図である。
【図６】  キャッピング装置を適用したアルミニウムボトルの搬送経路を示す説明図である。
【図７】  アルミニウムボトルの搬送経路におけるキャッピング装置の動作を示す説明図である。
【図８】  アルミニウムボトルと、その口金部にキャップ材が被着された状態とを示す説明図である。
【図９】  図８におけるアルミニウムボトルの口金部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１    ヘッド
２    ヘッド支持軸
３    ローラ機構
４    ＲＯローラ
４ａ    ＲＯローラ（第１ローラ）
４ｂ    ＲＯローラ（第２ローラ）
５    ＰＰローラ
１４    カムフォロア
１５    コーンカム
１６    プレッシャーシャフト
１７    プレッシャーブロック
１８    コイルばね
５０    アルミニウムボトル
５１    口金部
５２    ねじ山
５３    膨出部
５４    頸部
５５    キャップ材
５７    下端部
５９    ねじ部
５９ａ  浅いねじ部
６０    テンパーエビデンス部（ＴＥ部）
Ａ    ボトル搬送路
Ｂ    ボトル搬送路
Ｃ    ボトル排出経路
Ｒ１  第１ＲＯローラの縦断面外周面輪郭の曲率半径
Ｒ２  第２ＲＯローラの縦断面外周面輪郭の曲率半径
【図１】
0003780935.tif 000002
【図２】
0003780935.tif 000003
【図３】
0003780935.tif 000004
【図４】
0003780935.tif 000005
【図５】
0003780935.tif 000006
【図６】
0003780935.tif 000007
【図７】
0003780935.tif 000008
【図８】
0003780935.tif 000009
【図９】
0003780935.tif 000010