(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトル口部に被せられた金属製のキャップ材の回りを回転しながら、該キャップ材の外周下端部を内側へ押圧して前記ボトル口部の下部に形成されたリング状膨出部の下側に折り込むローラを備えたキャッピングヘッドであって、前記ローラを支持する回転軸が、キャップ材の周方向に傾斜し、前記ローラの回転軸と、前記キャップ材の軸線とのなす傾斜角度が０．５〜５°であることを特徴とするキャッピングヘッド。
【請求項２】
ボトル口部に被せられた金属製のキャップ材の回りを回転しながら、該キャップ材の外周下端部を内側へ押圧して前記ボトル口部の下部に形成されたリング状膨出部の下側に折り込むローラを備えたキャッピングヘッドであって、前記ローラが、外縁部上面をキャップ材の周方向に向けて傾斜し、前記ローラの上面と前記キャップ材の軸線に直交する面とのなす傾斜角度が０．５〜５°であることを特徴とするキャッピングヘッド。
【請求項３】
前記ローラの回転軸が前記キャップ材の径方向に傾斜することにより、前記ローラが前記キャップ材の軸線側ほど低くなるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャッピングヘッド。
【請求項４】
前記ローラの表面に、前記キャップ材に対する摩擦を軽減し該キャップ材との溶着を防止するコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のキャッピングヘッド。
【請求項５】
前記コーティング層が、ＴｉあるいはＤＬＣにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載のキャッピングヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のキャッピングヘッドと、前記キャッピングヘッドを、前記ローラの上面が向かう周方向へ、前記キャップ材の軸線中心に回転させるヘッド回転機構とを備えたことを特徴とするキャッピングマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトル口部に被せられたキャップ材をボトル口部に押圧するキャッピングヘッドと、このキャッピングヘッドを回転駆動してボトル口部にキャップ材を被着させるキャッピングマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、飲料用等のボトルを密封するキャップには、再栓が可能であるとともに、異物混入や盗難などを防止することができるピルファープルーフキャップが多く用いられている。
【０００３】
図６に示すピルファープルーフキャップ２０は、螺条を形成されたボトル口部１０の形状に沿う形状であり、周面にはスコア２２ａとブリッジ２２ｂとが交互に配列されてなるミシン目２２が形成されている。このミシン目２２の上部にボトル口部１０のねじ部１１の形状に沿うねじ部２１が形成されている一方、下部にはボトル口部１０に形成されたリング状膨出部１２の下面に沿うように巻き込まれたスカート部２３が形成されていることにより、このピルファープルーフキャップ２０を開栓しようとすると、上部のねじ部２１が螺条に沿って回転されながら上方へ移動するのに対して、下部のスカート部２３がボトル口部１０のリング状膨出部１２に保持されて、上方へ移動せずに回転し、ブリッジ２２ｂが切断されて、スカート部２３がボトル側に残される。
【０００４】
つまり、ピルファープルーフキャップ２０は、最初に開栓されたときにキャップ材Ｃのブリッジ２２ｂが切断されて上下に分割されるため、その後再度閉栓された場合でも、ブリッジ２２ｂが切断されているか否かを確認すれば、このキャップが既に開栓されたかどうかを知ることができ、容易に異物混入等を防止することができる。
【０００５】
ところで、ピルファープルーフキャップ２０は、ボトル口部１０に被せられた、アルミニウムあるいはアルミニウム合金等の可塑製板材を裁断・絞り加工して成形されたカップ状のキャップ材Ｃを、キャッピングヘッド３０によってボトル口部１０に沿う形状に変形させることにより、ボトル口部１０に被着されている。
【０００６】
すなわち図６に示すように、ピルファープルーフキャップ２０は、天面２４をプレッシャブロック３１によりボトル口部１０の上面に押しつけられた状態で、ＲＯローラ３２によって外周面をボトル口部１０のねじ部１１の形状に沿って押圧してねじ部２１が形成され、同時にキャップ材Ｃの裾巻きをするＰＰローラ（裾巻きローラ）３３によって外周面の下端部をボトル口部１０のリング状膨出部１２の下部の小径部１３に沿わせるように押圧してスカート部２３が形成されることにより、ボトル口部１０の外形に沿う形状に変形されて被着される。
【０００７】
このプレッシャブロック３１、ＲＯローラ３２および裾巻きローラ３３を有するキャッピングヘッド３０は、ボトルを搬送しながらキャッピングを行うキャッピングマシンに備えられて、キャップ材Ｃのまわりを相対的に回動されながらこれらの加工（ねじ部２１およびスカート部２３の形成）を行うことができる。
【０００８】
スカート部２３を形成する裾巻きローラ３３は、垂直に（キャップ材の軸線と平行に）設けられたローラ回転軸３３ｂに支持され、その外縁部３３ａが水平となるようにボトル口部１０のリング状膨出部１２下部の傾斜部分近傍に配置され、回転自在に支持されるとともに上方へ付勢されて、さらにキャップ材Ｃの外周側から軸線へ向けて強力に付勢されている。
【０００９】
スカート部２３の形成（裾巻き）に際しては、まず、裾巻きローラ３３を支持するローラ回転軸３３ｂがキャップ材Ｃの軸中心に接近して、裾巻きローラ３３の外縁部３３ａがリング状膨出部１２下部に押しつけられ、キャップ材Ｃ下端部の周方向一部分がリング状膨出部１２下部に沿って内方へ巻き込まれる。さらに、キャッピングヘッド３０全体がボトルに対して相対回動されて、裾巻きローラ３３がキャップ材Ｃのまわりを回動されることにより、順次キャップ材Ｃの下端部がリング状膨出部１２下部に押しつけられていき、スカート部２３が形成される。その後、裾巻きローラ３３のローラ回転軸３３ｂがキャップ材Ｃの軸線から離れて、キャップ材Ｃから裾巻きローラ３３が離間され、裾巻きが完了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水平に配置された裾巻きローラ３３に周方向に圧接されることにより、キャップ材Ｃが横方向（周方向）に延ばされ、裾巻きローラ３３がボトル口部１０外周を１周したところでキャップ材Ｃに余剰が生じることがある。この余剰部分が図７（ａ）に示すように径方向に突出（いわゆる角出し）したり、さらに裾巻きローラ３３によって潰されて図７（ｂ）に示すようなスカート部２３のしわとなるなど、裾巻き不良の原因となっていた。
【００１１】
さらに、裾巻きローラ３３は、キャップ材Ｃの下端部に対して外縁部３３ａで線接触して押圧する当初の状態から、キャップ材Ｃの下端部を内方へ変形させることにより、上面３３ｃで面接触して摺接するようになるため、両者間の摩擦で溶着が生じるおそれがある。さらにこの面接触状態で、裾巻きが終了した裾巻きローラ３３が外方へ移動すると、キャップ材Ｃの下端部が摩擦により裾巻きローラ３３（上面３３ｃ）によって外方へ引っ張り出されて、角出しが発生してしまうことがある。
【００１２】
また、キャップ材Ｃ下端がアルミ材の露出した裁断面であるために、裾巻きローラ３３の位置設定やキャップ寸法、ボトル寸法、セット位置等の変動により、裾巻きローラ３３の上面３３ｃとキャップ材Ｃの下端部裁断面とが接していると、上方へ付勢された状態の裾巻きローラ３３とキャップ材Ｃとの間の摩擦により、キャップ材Ｃのアルミ材が裾巻きローラ３３に溶着しやすく、さらに角出しが発生しやすくなってしまう。
【００１３】
また、裾巻きローラ３３の外縁部３３ａが水平にキャップ材Ｃに押しつけられることにより、キャップ材Ｃの下部が下方へ急激に引っ張られて変形され、ミシン目２２のブリッジ２２ｂが切断される場合があることも問題となっていた。
【００１４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、角出し等の裾巻き不良や、キャップ材と裾巻きローラとの溶着を防止し、安定して確実にキャッピングを行うことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ボトル口部に被せられた金属製のキャップ材の回りを回転しながら、該キャップ材の外周下端部を内側へ押圧して前記ボトル口部の下部に形成されたリング状膨出部の下側に折り込むローラを備えたキャッピングヘッドであって、前記ローラを支持する回転軸が、キャップ材の周方向に傾斜し、前記ローラの回転軸と、前記キャップ材の軸線とのなす傾斜角度が０．５〜５°であることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、ローラを支持する回転軸がキャップ材の周方向に傾斜していることにより、ローラ外縁部上面がキャップ材下端部をすくい上げるようにしてキャップ材を変形させるので、キャップ材は下端から徐々にボトル口部内側へ巻き込まれるように変形される。したがって、キャップ材が径方向に伸ばされにくいので、角出しやしわ等の巻き締め不良を防止することができるとともに、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくいため、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができる。
【００１７】
また、ローラが傾斜されていることにより、キャップ材の下端部全周が加工されローラがキャップ材から離間するときのキャップ材表面とローラとの接触面積が小さいので、両者間の摩擦が小さくなり、角出し、溶着を防止することができる。また、ローラ回転軸とキャップ材の軸線とのなす角が、ブリッジ切断や角出し等の不良発生防止に効果的な０．５°から、ボトル口部の大径部に裾巻きローラが当接しにくくキャップ材に緩やかな変形を加えることができる５°の間に設定されるので、ブリッジが切断されにくく、巻き締め不良のない確実な巻き締めを行うことができる。
【００１８】
請求項２の発明に係るキャッピングヘッドは、ボトル口部に被せられた金属製のキャップ材の回りを回転しながら、キャップ材の外周下端部を内側へ押圧してボトル口部の下部に形成されたリング状膨出部の下側に折り込むローラを備えたキャッピングヘッドであって、ローラが、外縁部上面をキャップ材の周方向に向けて傾斜し、前記ローラの上面と前記キャップ材の軸線に直交する面とのなす傾斜角度が０．５〜５°であることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、外縁部上面がキャップ材の周方向に向くようにローラが傾斜していることにより、ローラ外縁部上面がキャップ材下端部をすくい上げるようにしてキャップ材を変形させるので、キャップ材は下端から徐々にボトル口部内側へ巻き込まれるように変形される。したがって、キャップ材が径方向に伸ばされにくいので、角出しやしわ等の巻き締め不良を防止することができるとともに、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくいため、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができる。
【００２０】
また、ローラが傾斜されていることにより、キャップ材の下端部全周が加工されローラがキャップ材から離間するときのキャップ材表面とローラとの接触面積が小さいので、両者間の摩擦が小さくなり、角出し、溶着を防止することができる。また、前記ローラの上面と前記キャップ材の軸線に直交する面とのなす傾斜角度が、ブリッジ切断や角出し等の不良発生防止に効果的な０．５°から、ボトル口部の大径部に裾巻きローラが当接しにくくキャップ材に緩やかな変形を加えることができる５°の間に設定されるので、ブリッジが切断されにくく、巻き締め不良のない確実な巻き締めを行うことができる。
【００２３】
請求項３の発明に係るキャッピングヘッドは、請求項１又は２のキャッピングヘッドにおいて、ローラの回転軸がキャップ材の径方向に傾斜することにより、ローラがキャップ材の軸線側ほど低くなるように配置されていることを特徴としている。
【００２４】
この発明によれば、ローラの上面がキャップ材下端部に対して斜め下方から当接する。したがって、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくく、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができるとともに、ローラがキャップ材下端部の裁断面に接触しにくく、キャップ材下端部を引っかけにくいので、溶着や角出しを防止することができる。
【００２５】
請求項４の発明に係るキャッピングヘッドは、請求項１から３のキャッピングヘッドにおいて、ローラの表面に、キャップ材に対する摩擦を軽減しこのキャップ材との溶着を防止するコーティング層が形成されていることを特徴としている。
【００２６】
この発明によれば、ローラとキャップ材との摩擦が小さくなることにより、キャップ材がローラの表面に引っ張られにくくなるので、ローラがキャップ材から離間するときに発生する角出しや、両者の溶着等の巻き締め不良を防止することができる。
【００２７】
請求項５の発明に係るキャッピングヘッドは、請求項４のキャッピングヘッドにおいて、コーティング層が、Ｔｉ、ＴｉＮあるいはＤＬＣ（ダイヤモンドライクコーティング）により形成されていることを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、ローラの表面に摩擦の軽減に好適かつ一般的な材質であるＴｉ、ＴｉＮあるいはＤＬＣでコーティング層を形成することにより、角出しや、キャップ材とローラの溶着等の巻き締め不良を防止することができる。
【００２９】
請求項６の発明に係るキャッピングヘッドは、請求項１から５のキャッピングヘッドと、このキャッピングヘッドを、ローラの上面が向かう周方向へ、キャップ材の軸線中心に回転させるヘッド回転機構とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、角出しや、キャップ材のローラへの溶着、ブリッジ切断等の巻き締め不良を防止することができるキャッピングマシンを提供することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のキャッピングヘッド４０は、図１および図２に示すように、ボトル口部１０に被せられた金属製のキャップ材５０の天面５４をボトル口部１０の上面に押しつけるプレッシャブロック４１と、キャップ材５０の外周面５５をボトル口部１０のねじ部１１の形状に沿って押圧するＲＯローラ４２と、キャップ材５０の下端部５６を押圧してボトル口部１０の下部に形成されたリング状膨出部１２の下側に折り込む裾巻きローラ（ローラ）４３とを備えている。
【００３７】
このキャッピングヘッド４０は、ボトルを搬送しながらキャッピングを行うキャッピングマシン（図示せず）に備えられて、キャッピングマシンの回転駆動機構（図示せず）により、キャップ材５０の回りを回転しながらねじ部５１およびスカート部５３を形成してキャップ材５０をボトル口部１０に被着させることができる。
【００３８】
図２に、キャッピングヘッド４０の要部を示す。
円盤状に形成された裾巻きローラ４３は、キャップ材５０の軸線Ｏおよび上方に向かって付勢されて、ローラ回転軸４３ｂに回転自在に支持されている。また裾巻きローラ４３は、上面４３ｃがキャップ材Ｃの周方向を向くように、換言するとローラ回転軸４３ｂがキャップ材Ｃの周方向を向くように、あるいは外縁部４３ａを含む平面Ｐがキャップ材Ｃの周方向に高低差を有するように傾斜していて、上面４３ｃと軸線Ｏに直交する面（本実施形態では水平面）あるいはローラ回転軸４３ｂと鉛直線（軸線Ｏ）あるいは外縁部４３ａを含む平面Ｐと軸線Ｏに直交する面（本実施形態では水平面）とは、図３に示すように、０．５〜５°（本実施形態では５°）の角度をなしている。
【００３９】
また、この裾巻きローラ４３の上面４３ｃは、ローラ中心側よりも外縁側が低くなるかさ状の傾斜面に形成されていて、上面４３ｃがキャップ材Ｃの径方向内側（軸線Ｏ側）を向くように傾斜している。これにより、裾巻きローラ４３の上面４３ｃがキャップ材Ｃの下端部に対して斜め下方から当接することとなる。
なお、裾巻きローラ４３の上面４３ｃをキャップ材Ｃの下端部に対して斜め下方から当接させるには、本実施形態のように裾巻きローラ４３をかさ状に形成すれば実現できるが、ローラ回転軸４３ｂをキャップ材Ｃの径方向に傾斜させて、裾巻きローラ４３をキャップ材Ｃの軸線Ｏ側ほど低くなるように配置してもよい。
【００４０】
裾巻きローラ４３の表面は、少なくとも外縁部４３ａ近傍および上面４３ｃすなわちキャップ材５０に接する部分に、キャップ材５０に対する摩擦を軽減するコーティング層が形成されている。コーティング層は、たとえばＴｉ、ＴｉＮあるいはＤＬＣ等の一般的なコーティング材によって形成され、キャップ材５０と裾巻きローラ４３との間の摩擦を軽減し、これによりキャップ材５０の裾巻きローラ４３への溶着や、角出し等の巻き締め不良を防止することができる。
【００４１】
つぎに、このキャッピングヘッド４０を用いた裾巻きについて説明する。
まず、ローラ回転軸４３ｂが移動され、裾巻きローラ４３の外縁部４３ａがキャップ材５０の外周面５５に押圧される。図４は、裾巻きローラ４３が外周面５５に押圧された最初の状態（キャッピングヘッド４０がキャップ材５０に対して相対回転する前の状態）の、外周面５５を展開した図である。この図４に示すように、傾斜した裾巻きローラ４３がリング状膨出部１２下部に押圧されることにより、キャップ材５０は、外縁部４３ａと外周面５５との接触部分Ｔを中心として、下端部５６がリング状膨出部１２の下部内方へ巻き込まれるように緩やかに変形する。
【００４２】
次に、図４に示す状態から、裾巻きローラ４３の上面４３ｃが向かう方へ、キャッピングヘッド４０が回転される（図の左方へ裾巻きローラ４３が移動する）と、図５に示すように、裾巻きローラ４３の上面４３ｃの進行方向前側部分によって、キャップ材５０の下端部５６がすくい上げられて緩やかに変形する。そして、傾斜している裾巻きローラ４３の上面４３ｃが前進することによって下端部５６は徐々に上方へ大きく変形され、接触部分Ｔでリング状膨出部１２下部の内方へ押し込まれた後、さらに上面４３ｃの進行方向後側部分によって変形を保持される。このように裾巻きローラ４３に押圧されることにより、キャップ材５０の下端部５６がリング状膨出部１２下部に巻き込まれるように徐々に変形加工され、スカート部５３が形成される。
【００４３】
以上のように、裾巻きローラ４３の上面４３ｃが周方向に向かって傾斜していることにより、上面４３ｃがキャップ材５０の下端部５６をすくい上げながら、徐々に変形量が大きくなるように変形させるので、キャップ材５０が周方向へ伸長されにくく、しわのないスカート部５３を形成することができ、角出し等の裾巻き不良を防止することができる。
また、裾巻きローラ４３の表面にコーティング層が形成されているので、裾巻きローラ４３表面とキャップ材５０の外周面５５や下端部５６との間の摩擦が軽減され、両者間の摩擦による溶着、角出しを防止することができる。
【００４４】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、図示のものでは裾巻きローラの外縁部はなだらかな斜面としたが、より裾巻きに適するようにボトル口部の小径部外周面およびリング状膨出部下面に沿う段付形状とするような構成であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るキャッピングヘッドによれば、ローラを支持する回転軸が周方向に傾斜していることにより、ローラ外縁部上面がキャップ材下端部をすくい上げるようにしてキャップ材を変形させるので、キャップ材は下端から徐々にボトル口部内側へ巻き込まれるように変形される。したがって、キャップ材が径方向に伸ばされにくいので、角出しやしわ等の巻き締め不良を防止することができるとともに、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくいため、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができる。
【００４６】
また、ローラが傾斜されていることにより、キャップ材の下端部全周が加工されローラがキャップ材から離間するときのキャップ材表面とローラとの接触面積が小さいので、両者間の摩擦が小さくなり、角出し、溶着を防止することができる。さらに、ローラ回転軸とキャップ材の軸線とのなす角が、ブリッジ切断や角出し等の不良発生防止に効果的な０．５°から、ボトル口部の大径部に裾巻きローラが当接しにくくキャップ材に緩やかな変形を加えることができる５°の間に設定されるので、ブリッジが切断されにくく、巻き締め不良のない確実な巻き締めを行うことができる。
【００４７】
請求項２の発明に係るキャッピングヘッドによれば、外縁部上面が周方向に向くようにローラが傾斜していることにより、ローラ外縁部上面がキャップ材下端部をすくい上げるようにしてキャップ材を変形させるので、キャップ材は下端から徐々にボトル口部内側へ巻き込まれるように変形される。したがって、キャップ材が径方向に伸ばされにくいので、角出しやしわ等の巻き締め不良を防止することができるとともに、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくいため、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができる。
【００４８】
また、ローラが傾斜されていることにより、キャップ材の下端部全周が加工されローラがキャップ材から離間するときのキャップ材表面とローラとの接触面積が小さいので、両者間の摩擦が小さくなり、角出し、溶着を防止することができる。さらに、前記ローラの上面と前記キャップ材の軸線に直交する面とのなす傾斜角度が、ブリッジ切断や角出し等の不良発生防止に効果的な０．５°から、ボトル口部の大径部に裾巻きローラが当接しにくくキャップ材に緩やかな変形を加えることができる５°の間に設定されるので、ブリッジが切断されにくく、巻き締め不良のない確実な巻き締めを行うことができる。
【００５０】
請求項３の発明に係るキャッピングヘッドによれば、ローラの上面がキャップ材下端部に対して斜め下方から当接する。したがって、キャップ材の下端が下方に引っ張られにくく、キャッピング時のブリッジ切断を防止することができるとともに、ローラがキャップ材下端部の裁断面に接触しにくく、キャップ材下端部を引っかけにくいので、溶着や角出しを防止することができる。
【００５１】
請求項４の発明に係るキャッピングヘッドによれば、ローラとキャップ材との摩擦が小さくなることにより、キャップ材がローラの表面に引っ張られにくくなるので、ローラがキャップ材から離間するときに発生する角出しや、両者の溶着等の巻き締め不良を防止することができる。
【００５２】
請求項５の発明に係るキャッピングヘッドによれば、ローラの表面に摩擦の軽減に好適かつ一般的な材質であるＴｉ、ＴｉＮあるいはＤＬＣでコーティング層を形成することにより、角出しや、キャップ材とローラの溶着等の巻き締め不良を防止することができる。
【００５３】
請求項６の発明に係るキャッピングヘッドによれば、角出しや、キャップ材のローラへの溶着、ブリッジ切断等の巻き締め不良を防止することができるキャッピングマシンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態によるキャッピングヘッドを示す断面図である。
【図２】  図１に示すキャッピングヘッドの要部を示す断面図である。
【図３】  本発明のローラ回転軸の傾斜状態を示す模式図である。
【図４】  本発明の裾巻きローラがキャップ材に押圧された状態を示す模式図である。
【図５】  本発明の裾巻きローラによる裾巻きを説明する模式図である。
【図６】  従来のキャッピングヘッドの要部を示す断面図である。
【図７】  裾巻き不良の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  ボトル口部
４０  キャッピングヘッド
４３  裾巻きローラ
４３ａ  外縁部
４３ｂ  ローラ回転軸
４３ｃ  上面
５０  キャップ材
５６  下端部
Ｏ  軸線
Ｐ  平面
【図１】
0003823134.tif 000002
【図２】
0003823134.tif 000003
【図３】
0003823134.tif 000004
【図４】
0003823134.tif 000005
【図５】
0003823134.tif 000006
【図６】
0003823134.tif 000007
【図７】
0003823134.tif 000008